【摘 要】
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随着钻地弹等武器不断发展进步,防护工程面临着巨大的挑战。本课题制备了功能梯度混凝土（FGC）靶、超高性能混凝土（UHPC）靶和普通混凝土（OC）靶,研究不同混凝土防护工程材料抗侵彻爆炸性能及数值模拟。对混凝土靶体进行了抗侵彻爆炸试验,使用ANSYS/AUTODYN建立有限元计算模型,通过侵彻爆炸实验验证了模型正确性。从靶体的破坏形态、子弹破碎程度、靶子的损伤程度以及侵彻破坏深度等各个方面分析混凝土
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随着钻地弹等武器不断发展进步,防护工程面临着巨大的挑战。本课题制备了功能梯度混凝土（FGC）靶、超高性能混凝土（UHPC）靶和普通混凝土（OC）靶,研究不同混凝土防护工程材料抗侵彻爆炸性能及数值模拟。对混凝土靶体进行了抗侵彻爆炸试验,使用ANSYS/AUTODYN建立有限元计算模型,通过侵彻爆炸实验验证了模型正确性。从靶体的破坏形态、子弹破碎程度、靶子的损伤程度以及侵彻破坏深度等各个方面分析混凝土靶体的抗侵彻爆炸性能。主要取得了下列研究成果:（1）对FGC、UHPC和OC靶体进行了抗侵彻爆炸试验。研究表明,FGC靶体破坏深度最小,深度为92mm。FGC靶体具有优异的抗侵彻爆炸性能。根据实验参数建立有限元模型。结果表明,FGC、UHPC和OC靶体的侵彻实验与模拟结果之间的误差分别为2.9%,3.8%和4.2%;爆炸实验与模拟结果之间的误差分别为7.0%,4.6%和5.6%。（2）研究不同侵彻速度相同炸药量下,不同混凝土靶的抗侵彻爆炸过程。侵彻速度为400-2500m/s。运用ANSYS/AUTODYN软件模拟侵爆耦合下混凝土靶的损伤全过程。侵彻过程结束之后,在弹坑处建立炸药模型,进行爆炸过程模拟。结果表明,侵彻速度为2500m/s时,FGC靶体的破坏深度为141mm,FGC靶具有优异抗高速侵彻和爆炸性能。（3）研究了FGC靶体中骨料粒径以及弹着点对抗侵彻性能的影响。氧化铝陶瓷球骨料粒径为7mm、10mm、13mm、15mm和20mm,弹着点分为陶瓷球中心和陶瓷球间隙。研究表明,弹着点在骨料中心时,FGC靶体抗侵彻性能较好。此时,骨料粒径对靶体的破坏深度影响较小。（4）研究了不同入射倾角对UHPC靶体抗侵彻性能的影响。当侵彻倾角为5°时,垂直侵彻深度可减少15.56%;当侵彻角度为70°时,会发生跳弹现象。子弹偏转是减小侵彻深度,提高靶体的抗侵彻性能的有效途径。（5）进行了射流侵彻功能梯度混凝土靶板试验,并且对射流形成以及侵彻靶板过程进行了数值模拟。结果表明,射流破坏具有破坏面积小,侵彻深度大的特点。开坑破坏比为10.1%,实验破坏深度为241mm。实验与模拟之间误差为3.7%。
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