基于盖帽模型的混凝土动态球型空腔膨胀模型和侵彻阻力分析

doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2015.12.001

兵工学报 ›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (12): 2209-2216.doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2015.12.001

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基于盖帽模型的混凝土动态球型空腔膨胀模型和侵彻阻力分析

刘志林¹，孙巍巍²，王晓鸣¹，冯君¹

（1.南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094； 2.南京理工大学理学院，江苏南京 210094）

收稿日期:2015-05-11 修回日期:2015-05-11 上线日期:2016-02-02
作者简介:刘志林（1988—），男，博士研究生
基金资助:
国家自然科学基金项目（51308297）；国家重点基础研究发展计划项目（2011年）

Spherical Cavity-expansion Model for Concrete Targets Based on Cap Model and Penetration Resistance Analysis

LIU Zhi-lin¹， SUN Wei-wei²， WANG Xiao-ming¹， FENG Jun¹

(1.School of Mechanical Engineering，Nanjing University of Science and Technology，Nanjing 210094，Jiangsu，China；2School of Science，Nanjing University of Science and Technology，Nanjing 210094，Jiangsu，China）

Received:2015-05-11 Revised:2015-05-11 Online:2016-02-02

摘要/Abstract

摘要： 为了获得弹丸高速侵彻混凝土介质的阻力方程，提出了一种基于混凝土盖帽模型的球形动态空腔膨胀模型。利用一般形式的状态方程和屈服准则描述混凝土材料的动态力学特性，获得了通用混凝土球形空腔膨胀模型的动态响应表达式。通过引入Dracker-Prager Cap屈服模型，在新的空腔膨胀模型中考虑了混凝土高压下的屈服软化特性。计算结果表明：采用带剪切饱和的Mohr-Coulomb屈服准则与Tresca屈服准则推导出的阻力方程在高速阶段与盖帽模型差别较大。实验结果证明：基于盖帽模型的球形空腔膨胀模型因考虑混凝土高压屈服软化特性与实验结果具有更好的一致性。

关键词: 兵器科学与技术, 侵彻力学, 球形空腔膨胀, 混凝土, 盖帽模型, 阻力方程

Abstract: In order to obtain the resistance equations of high-velocity projectile penetration into concrete targets, a dynamic spherical cavity-expansion model based on cap model is proposed. The general dynamic response expressions of concrete, which are applied to all kinds of spherical cavity expansion model, are obtained by describing the dynamic mechanical behaviors of concrete material with general equation of state and yield criterion. Yield softening properties of concrete under high pressure are considered in the proposed cavity expansion model by introducing the Drucker-Prager cap model. The calculated results show that the resistance equations of high velocity stage derived using Mohr-Coulomb yield criterion with shear saturation and Tresca criterion are great different from those derived using the cap model. The predictions obtained from the cap model are in good agreement with experimental data.

Key words: ordnance science and technology, penetration mechanics, spherical cavity expansion, concrete, cap model, resistance equation

中图分类号:

O385

刘志林，孙巍巍，王晓鸣，冯君. 基于盖帽模型的混凝土动态球型空腔膨胀模型和侵彻阻力分析[J]. 兵工学报, 2015, 36(12): 2209-2216.

LIU Zhi-lin， SUN Wei-wei， WANG Xiao-ming， FENG Jun. Spherical Cavity-expansion Model for Concrete Targets Based on Cap Model and Penetration Resistance Analysis[J]. Acta Armamentarii, 2015, 36(12): 2209-2216.

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