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本文第一部分主要关注外爆过程中壳体内界面对驱动过程和破裂过程的影响,研究内界面对破片形成过程的作用。为此本文设计了分层结构金属管,用硝基甲烷从内部加载分层管。由于与单层管相比,经过分层后的金属管在内界面处的边界、约束、应力状态、加载方式等方面都存在差异,这必然导致同厚度单层管与分层管在相同加载条件下的宏观表现行为(破裂时间、破片尺寸及数目、碎片初速等)存在差异,由于这一问题的复杂性,本文以实验观察为主,理论分析结合数值模拟为辅对这一问题进行了初步探讨。 采用高速分幅摄影技术来记录动态破裂发展过程,得到了清晰的过程图片。观察到了单、双、三层管起裂,出现贯穿性破裂及出现大规模产物泄露所对应的时刻。双层管出现贯穿性破裂最晚及其所具有的最大破片速度说明内界面的存在使贯穿性破裂推迟发生,内压加挤压阻止了爆轰产物的过早泄露,使更多的爆炸能量传递给了管壁,同时也说明存在最佳内界面数及最佳位置问题。三,双层管表面裂纹密度较单层管大,分布也较单层管均匀,这说明内界面能均匀爆炸压力,延迟由于材料固有缺陷而导致破裂局域化过早发生,使破裂均匀发展,破片数目增多。 用LS-DYNA3D非线性三维有限元程序对过程进行了数值模拟,计算得到的位移历史,破片速度等典型物理量都和实验观测符合得很好,通过分析双、三层管接触面两侧的径向应力历史发现此过程双、三层内部各壳层发生过一系列碰撞。并根据径、环向单元应力演变过程结合管壁裂纹形成及分布特性初步解释了实验所观察到的现象 本文第二部分对长杆弹侵彻脆性材料的数值模拟作了一些探索。混凝土靶采用JH-2本构模型,ANSI 4140钢使用Johnson—Cook本构模型和Mie-Gruneisen状态方程对文献[45]中带空腔长杆弹侵彻半无限混凝土靶的实验进行了数值模拟,计算得到的侵深历史、速度历史、侵彻持续时间、临界侵彻速度及最大侵深都和文献给出的实验结果相当符合。这说明这里所选取的材料模型及参数都是可取的,将这一方法应用于对混凝土这一类脆性材料侵彻问题的预估是有效的。