兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (8): 2381-2390.doi: 10.12382/bgxb.2022.0423
收稿日期:
2022-05-22
上线日期:
2023-08-30
通讯作者:
基金资助:
LIU Hongfu, HUANG Fenglei, BAI Zhiling*(), DUAN Zhuoping**(
)
Received:
2022-05-22
Online:
2023-08-30
摘要:
为对弹体带攻角斜侵彻贯穿混凝土靶板弹道和弹体姿态进行快速预估,在开坑阶段基于弹体表面应力分布确定弹体载荷,将攻角作用最明显的开坑阶段细分为弹头进入阶段和完全进入后的剩余开坑阶段,同时考虑斜侵彻时自由表面效应及弹靶接触区域变化对弹体受力的影响,建立弹体带攻角斜侵彻混凝土靶的开坑模型。结合弹体斜侵彻贯穿混凝土靶的姿态偏转理论模型中隧道和剪切冲塞阶段模型,构建刚性弹体带攻角斜侵彻贯穿混凝土靶板理论模型,出靶余速与偏转角计算结果与实验吻合较好。模型对给定工况的计算结果表明,在一定倾角条件下,正攻角会加剧弹体的偏转并降低弹体的侵彻能力,负攻角会抑制弹体的偏转且适当的负攻角可提高弹体的侵彻能力。
中图分类号:
刘泓甫, 黄风雷, 白志玲, 段卓平. 刚性弹体带攻角斜侵彻贯穿混凝土靶板的理论模型[J]. 兵工学报, 2023, 44(8): 2381-2390.
LIU Hongfu, HUANG Fenglei, BAI Zhiling, DUAN Zhuoping. Theoretical Model of Oblique Penetration of Rigid Projectiles into Concrete Targets at Attack Angles[J]. Acta Armamentarii, 2023, 44(8): 2381-2390.
序号 | 弹径/ m | 质心弹尖 距离/m | 弹长/ m | 弹头 长/m | 弹重/ kg | 弹头 系数 | 转动惯量/ (kg·m2) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 0.030 | 0.097 | 0.18 | 0.058 | 0.52 | 4.00 | 1.4×10-3 |
2 | 0.360 | 0.743 | 1.48 | 0.426 | 500.00 | 1.69 | 76.1 |
3 | 0.064 | 0.179 | 0.32 | 0.106 | 5.04 | 3.00 | 3.7×10-2 |
4 | 0.250 | 1.100 | 2.20 | 0.500 | 438.00 | 4.50 | 145.0 |
表1 弹体参数
Table 1 Parameters of projectiles
序号 | 弹径/ m | 质心弹尖 距离/m | 弹长/ m | 弹头 长/m | 弹重/ kg | 弹头 系数 | 转动惯量/ (kg·m2) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 0.030 | 0.097 | 0.18 | 0.058 | 0.52 | 4.00 | 1.4×10-3 |
2 | 0.360 | 0.743 | 1.48 | 0.426 | 500.00 | 1.69 | 76.1 |
3 | 0.064 | 0.179 | 0.32 | 0.106 | 5.04 | 3.00 | 3.7×10-2 |
4 | 0.250 | 1.100 | 2.20 | 0.500 | 438.00 | 4.50 | 145.0 |
序号 | 厚度/m | 密度/(kg·m-3) | 强度/MPa |
---|---|---|---|
1 | 0.10 | 2400 | 40.0 |
2 | 1.00 | 2400 | 40.0 |
3 | 0.42 | 2420 | 34.3 |
4 | 0.43 | 2420 | 34.3 |
5 | 1.50 | 2420 | 45.0 |
表2 靶体参数
Table 2 Parameters of targets
序号 | 厚度/m | 密度/(kg·m-3) | 强度/MPa |
---|---|---|---|
1 | 0.10 | 2400 | 40.0 |
2 | 1.00 | 2400 | 40.0 |
3 | 0.42 | 2420 | 34.3 |
4 | 0.43 | 2420 | 34.3 |
5 | 1.50 | 2420 | 45.0 |
实验 序号 | 弹体 序号 | 靶体 序号 | 弹体初始状态 | 靶厚 分类 | 余速/(m·s-1) | 出靶姿态角/(°) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
初速/ (m·s-1) | 姿态角/ (°) | 倾角/ (°) | 攻角/ (°) | 实验值 | 计算值 | 相对 偏差/% | 实验值 | 计算值 | 相对 偏差/% | ||||
1 | 1 | 1 | 705 | 14.41 | 15.11 | -0.70 | 薄 | 624 | 590 | 5.4 | 13.67 | 13.6 | 0.5 |
2 | 1 | 1 | 515 | 28.54 | 29.57 | -1.03 | 薄 | 428 | 350 | 18.2 | 26.74 | 30 | 12.2 |
3 | 1 | 1 | 694 | 28.28 | 29.8 | -1.52 | 薄 | 576 | 579 | 0.5 | 26.63 | 29 | 8.9 |
4 | 2 | 2 | 256 | 30.8 | 25 | 5.8 | 中厚 | 73 | 67 | 8.2 | 41 | 39 | 4.9 |
5 | 3 | 3 | 407 | 15.9 | 15.9 | 0 | 厚 | 152 | 160 | 5.3 | 20.8 | 19.2 | 7.7 |
6 | 3 | 4 | 407 | 20.7 | 20.7 | 0 | 厚 | 168 | 141 | 16.1 | 32.06 | 26.6 | 16.8 |
7 | 4 | 5 | 227 | 0 | 0 | 0 | 厚 | 105 | 97 | 7.6 | 0 | 0 | 0 |
表3 计算结果与实验结果对比
Table 3 Comparison between computational results and experimental data
实验 序号 | 弹体 序号 | 靶体 序号 | 弹体初始状态 | 靶厚 分类 | 余速/(m·s-1) | 出靶姿态角/(°) | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
初速/ (m·s-1) | 姿态角/ (°) | 倾角/ (°) | 攻角/ (°) | 实验值 | 计算值 | 相对 偏差/% | 实验值 | 计算值 | 相对 偏差/% | ||||
1 | 1 | 1 | 705 | 14.41 | 15.11 | -0.70 | 薄 | 624 | 590 | 5.4 | 13.67 | 13.6 | 0.5 |
2 | 1 | 1 | 515 | 28.54 | 29.57 | -1.03 | 薄 | 428 | 350 | 18.2 | 26.74 | 30 | 12.2 |
3 | 1 | 1 | 694 | 28.28 | 29.8 | -1.52 | 薄 | 576 | 579 | 0.5 | 26.63 | 29 | 8.9 |
4 | 2 | 2 | 256 | 30.8 | 25 | 5.8 | 中厚 | 73 | 67 | 8.2 | 41 | 39 | 4.9 |
5 | 3 | 3 | 407 | 15.9 | 15.9 | 0 | 厚 | 152 | 160 | 5.3 | 20.8 | 19.2 | 7.7 |
6 | 3 | 4 | 407 | 20.7 | 20.7 | 0 | 厚 | 168 | 141 | 16.1 | 32.06 | 26.6 | 16.8 |
7 | 4 | 5 | 227 | 0 | 0 | 0 | 厚 | 105 | 97 | 7.6 | 0 | 0 | 0 |
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