分体式动能子弹对混凝土靶的侵彻与毁伤特性分析

韩晶 王华 陈智刚

韩晶, 王华, 陈智刚. 分体式动能子弹对混凝土靶的侵彻与毁伤特性分析[J]. 高压物理学报, 2016, 30(5): 399-405. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.009
引用本文: 韩晶, 王华, 陈智刚. 分体式动能子弹对混凝土靶的侵彻与毁伤特性分析[J]. 高压物理学报, 2016, 30(5): 399-405. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.009
HAN Jing, WANG Hua, CHEN Zhi-Gang. Penetrating and Damaging Effects of a Split Kinetic EnergyProjectile on Concrete Targets[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2016, 30(5): 399-405. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.009
Citation: HAN Jing, WANG Hua, CHEN Zhi-Gang. Penetrating and Damaging Effects of a Split Kinetic EnergyProjectile on Concrete Targets[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics, 2016, 30(5): 399-405. doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.009

分体式动能子弹对混凝土靶的侵彻与毁伤特性分析

doi: 10.11858/gywlxb.2016.05.009
基金项目: 

国防基础研究计划 B1020110002

中国博士后科学基金 2015M571289

详细信息
    作者简介:

    韩晶(1980—), 男,副教授,主要从事冲击与侵彻动力学研究.E-mail:ajingcool@tom.com

  • 中图分类号: O385

Penetrating and Damaging Effects of a Split Kinetic EnergyProjectile on Concrete Targets

  • 摘要: 为探索新型主动式钻地原理,提出了一种分体式动能子弹的结构形式。采用有限元仿真软件AUTODYN模拟了弹丸侵彻混凝土的过程,并通过靶场实验验证了数值计算结果。另外,还利用分形几何理论方法对分体式动能子弹对混凝土靶的毁伤破碎效果进行了定量评估。结果表明:在侵彻过程中,采用分体式弹丸结构,能够有效提高对岩土类目标介质的横向作用范围。分体式动能子弹侵彻后,素混凝土靶的破碎分布近似符合统计分形规律,可以用分形维数表征其破碎效应。

     

  • 图  主动式钻地武器原理示意图

    Figure  1.  Working mechanism of active penetrator

    图  分体式动能弹结构与作用原理

    Figure  2.  Structure and mechanism of split kinetic energy projectile

    图  计算模型

    Figure  3.  Calculation model

    图  弹靶响应历程

    Figure  4.  Response process of projectile and target

    图  弹丸侵彻响应曲线

    Figure  5.  Response curves of projectile penetration

    图  靶场实验用弹及混凝土靶

    Figure  6.  Actual projectile and concrete target used in experiment

    图  弹靶破坏情况

    Figure  7.  Damage of projectiles and target

    图  混凝土靶断裂仿真结果

    Figure  8.  Simulation result of concrete target fragmentation

    图  破碎块体特征长度的分布

    Figure  9.  Distribution of the fragment characteristic length

    图  10  靶体碎块分形特征

    Figure  10.  Fractal feature of target fragments

    表  1  弹体的材料参数

    Table  1.   Material parameters of projectile

    ρ/(g/cm3) Y/(MPa) B/(MPa) C Np Mp D1 D2 D3 D4 D5
    7.83 792 510 0.014 0.26 1.03 0.05 3.44 -2.12 0.002 0.61
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    表  2  混凝土靶材料参数

    Table  2.   Material parameters of concrete target

    fc/(MPa) G/(GPa) Q M N pspall* B A
    41 17.7 0.6805 0.61 9040 0.1 1.22 1.6
    T1/(GPa) T2/(MPa) Gf/(J/m2) α δ D1 D2
    35.2 0 113.8 1.25×10-2 9.09×10-3 0.04 1.0
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    表  3  实验结果统计

    Table  3.   Statistical results for experiments

    v/(m/s) d/(mm) hc/(mm) V/(cm3) hmain/(mm) hassistant/(mm) n
    400 245 60 900 78 41 2
    417 257 62 1100 81 47 2
    434 285 67 1300 84 4
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  • [1] MAYERSAK J R. Kinetic energy cavity penetrator weapon: US10/443621[P]. 2004-11-25.
    [2] 梁斌, 陈小伟, 姬永强, 等.先进钻地弹概念弹的次口径高速深侵彻实验研究[J].爆炸与冲击, 2008, 28(1):1-9. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2008.01.001

    LIANG B, CHEN X W, JI Y Q, et al.Experimental study on deep penetration reduced-scale advanced earth penetrating weapon[J].Explosion and Shock Waves, 2008, 28(1):1-9. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2008.01.001
    [3] 孙传杰, 卢永刚, 张方举, 等.新型头形弹体对混凝土的侵彻[J].爆炸与冲击, 2010, 30(3):269-275. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bzycj201003007

    SUN C J, LU Y G, ZHANG F J, et al.Penetration of cylindrical-nose-tip projectiles into concrete targets[J].Explosion and Shock Waves, 2010, 30(3):269-275. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/bzycj201003007
    [4] HAMBILING D.Novel warhead may bust the deepest bunkers[J].New Sci, 2005(2508):14-15. https://www.newscientist.com/article/mg18725086-000-novel-warhead-may-bust-the-deepest-bunkers/
    [5] GOLDSTEIN Y S. Method and apparatus for penetrating hard materials: US6405628[P]. 2002-06-18.
    [6] CONROY P J, HEIMERL J M, FISHER E. Rapid excavation and mining (REAM) system-revisited[R]. Maryland: Army Research Lab Aberdeen Proving Ground, 2000.
    [7] MACHINA M. Reduced energy consumption through projectile based excavation: FC26-01NT41059[R]. Alexandria: Advanced Power Technologies Inc, 2003.
    [8] PICKARD R K. Fragmenting bullet: US6776101[P]. 2004-08-17.
    [9] FORRESTAL M J, ALTMAN B S, CARGILE J D, et al.An empirical equation for penetration of ogive-nose projectiles into concrete target[J].Int J Impact Eng, 1994, 15:395-405. doi: 10.1016/0734-743X(94)80024-4
    [10] JIN X Y, LI B, TIAN Y, et al.Study on fractal characteristics of cracks and pore structure of concrete based on digital image technology[J].Res J Appl Sci, 2013, 5(11):3165-3171. http://d.old.wanfangdata.com.cn/OAPaper/oai_doaj-articles_2e46689452fc319aa4d64cb771f22e66
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-19
  • 修回日期:  2015-09-29

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