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子弹侵彻钢筋混凝土的数值模拟研究

作　者: 王建刚
导　师: 黄奕勇；梁深根；李国兰
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 航天工程
关键词: 钢筋混凝土侵彻 LS-DYNA 数值模拟
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 37次
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内容摘要

随着有限元技术的飞速发展,运用计算机进行数值模拟已经成为一种重要手段,越来越广泛地应用于钢筋混凝土类坚固目标的侵彻问题研究。本文的工作是在参阅大量文献的基础上,运用成熟的有限元软件LS-DYNA程序,围绕钢筋混凝土靶板侵彻问题的数值模拟展开的。具体工作如下:1、对钢筋混凝土侵彻问题进行了综述,分析讨论了混凝土侵彻问题研究的方法、国内外研究历史与现状,为后续工作奠定了基础。2、对钢筋混凝土靶标的动态损伤破坏模式与数值分析中常用的混凝土动态本构模型进行了调研,分析了主要几种本构模型的适用范围与不足,确定了选择HJC作为本文开展数值计算的混凝土本构模型,并结合本文的研究确定了相应的混凝土动态模型参数。3、建立详细的弹靶有限元模型,并分析比较了不同钢筋混凝土有限元模型对计算结果的影响,确定了适合本课题研究的钢筋混凝土有限元模型及算法。4、针对攻角、倾角、着速、弹着点等弹道参数的变化对钢筋混凝土目标侵彻性能的影响开展了数值计算分析,总结了相关规律,并分析了子弹前后舱段对子弹侵彻性能的影响,对子弹设计具有重要指导意义。5、结合试验研究进行了针对部分数值模拟工况的的验证性试验,得出了相关结论。最后,对全文的研究进行了总结,并讨论了今后需要进一步深入研究的工作。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-16
  1.1 研究的目的和意义  11-13
  1.2 国内外研究现状  13-15
  1.3 本文的主要工作  15-16
第二章钢筋混凝土目标的侵彻问题  16-41
  2.1 侵彻问题研究概述  16-18
  2.2 侵彻问题研究方法  18-23
    2.2.1 实验研究  18-20
    2.2.2 理论分析研究  20-21
    2.2.3 数值模拟研究  21-23
  2.3 混凝土材料的损伤及动态本构关系  23-41
    2.3.1 侵彻过程中钢筋混凝土的损伤  23-27
    2.3.2 TCK 模型  27-30
    2.3.3 RHT 模型  30-36
    2.3.4 HJC 模型  36-38
    2.3.5 主要本构模型分析  38-41
第三章数值计算建模  41-55
  3.1 LS-DYNA 程序及算法  41-44
  3.2 数值计算模型  44-48
    3.2.1 计算单位  44
    3.2.2 弹靶有限元模型  44-48
  3.3 材料模型及参数  48-55
    3.3.1 混凝土材料模型及参数  48-50
    3.3.2 其它材料模型及参数  50-51
    3.3.3 接触选用  51-52
    3.3.4 边界约束  52
    3.3.5 沙漏控制  52-53
    3.3.6 负体积  53
    3.3.7 整体参数设置  53-55
第四章数值模拟  55-71
  4.1 攻角变化对侵彻效应的影响分析  55-61
    4.1.1 计算工况  55
    4.1.2 计算结果分析  55-61
    4.1.3 结论  61
  4.2 倾角变化对侵彻效应的影响分析  61-63
    4.2.1 计算工况  61
    4.2.2 计算结果及分析  61-63
    4.2.3 结论  63
  4.3 速度变化对侵彻效应的影响分析  63-65
    4.3.1 计算工况  63-64
    4.3.2 计算结果及分析  64-65
    4.3.3 结论  65
  4.4 弹着点变化对侵彻效应的影响分析  65-68
    4.4.1 计算工况  65-66
    4.4.2 计算结果及分析  66-67
    4.4.3 结论  67-68
  4.5 前后舱对侵彻效应的影响分析  68-71
    4.5.1 计算工况  68
    4.5.2 计算结果及分析  68-70
    4.5.3 结论  70-71
第五章试验验证  71-77
  5.1 试验方法  71-72
  5.2 试验结果及分析  72-75
  5.3 结论  75-77
结束语  77-79
致谢  79-80
参考文献  80-85
作者在学期间取得的学术成果  85

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