实时测定高速渗透到复杂介质中

实时测定高速渗透到复杂介质中

一、高速侵彻复杂介质的实时测定(论文文献综述)

吴俊[1](2020)在《盾构刀具与岩土体力学相互作用及磨损研究》文中研究指明越江海隧道由于其特点和综合优势逐渐成为连接河流、海域乃至国家区域的重要交通干线,随着国内外越江海盾构隧道的发展越来越快,建设数量越来越多,如何保证盾构隧道的安全、高效建设是面临的巨大挑战。盾构刀具长距离掘进和水下合理选择开仓查换刀时机是高水压复杂地层条件下长距离安全掘进的关键问题之一。本文通过大连、武汉、济南地铁等多个现场盾构工程实践调研,采用现场调研、理论和数值分析、室内试验和现场实测分析等方法,对盾构刀具磨损形式及规律、微观磨损机理和磨损预测模型开展研究,主要研究工作及成果如下:(1)自主研制了一套室内刀具磨损试验系统,具有操作简单、液压精度高、可重复性高、可实时控制和采集数据的优点,并且可根据需要更换模型刀具及土体材料,填补了国内刀具磨损试验装置及试验方法的匮乏。(2)开展室内刀具磨损试验,探讨了刀具前后角、硬度、安装半径、地层含水率、颗粒级配、等效石英含量和泥浆等因素对磨损系数的影响规律;提出了一种砂土地层刀具磨损系数的测试方法。(3)基于金属摩擦学理论,提出了盾构刀具磨损的主要来源为金属与岩样压碎区的相互作用,磨损并非单一的机制造成,而是多种不同磨损形式共同作用形成。通过室内磨损试验及电镜扫描的微观形貌和能谱分析,发现磨损类型主要包括黏着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀氧化磨损,其中黏着磨损和磨粒磨损是主要组成类型,且磨损主要形式不随刀具形状、硬度和磨粒材料的变化而改变。(4)基于已有盾构刀具切削破岩力学模型,提出了考虑滚刀均匀磨损的破岩力学模型、考虑切刀磨损成圆弧刀尖的切削土体力学模型和考虑切刀刀尖磨损成平面的切削软岩力学模型;探讨了刀具参数、地层参数和施工参数分别对三种模型的影响。采用可考虑变形和失效的HJC和JC本构模型对刀具破岩力学模型进行数值模拟,验证了理论模型的准确性;开展室内刀具切削破岩实验,从试验角度验证了理论模型的准确性。(5)基于刀具磨损微观机理,引入黏着磨损、磨粒磨损和疲劳磨损的微观计算模型,结合刀具切削破岩力学模型,建立了软硬不均交互复合岩层、全断面硬岩地层以及软硬不均复合地层盾构滚刀和切刀的磨损预测模型。结合大连和武汉地铁等工程的现场实测数据进行验证分析,误差较小,表明推导的刀具磨损预测模型准确可靠。(6)结合大连地铁101标段工程盾构掘进参数和刀具磨损实测数据,研究了同一盾构区间不同地层变化下的盾构掘进参数联动规律;提出采用集多元线性回归分析、典型相关分析以及主成分分析为一体的偏最小二乘法进行磨损预测分析,建立了基于掘进参数联动规律的刀具磨损经验预测模型,并通过后续区间实测数据验证了预测模型的准确性。

李允忠[2](2020)在《花岗岩JH-2本构参数标定及其重复载荷下损伤特性数值模拟》文中研究指明岩石在爆炸与侵彻作用下,通常会出现开裂、破碎与失效现象,这类问题是十分复杂的。研究循环载荷(如重复侵彻、循环爆破)作用下岩石动力响应过程,对各种防护工程及民用工程的建设具有重大意义。本文采用岩石动力学理论与数值模拟相结合的方法,围绕以上主要问题开展的研究工作及得出的结论主要有:首先,详细阐述Johnson-HolmquistⅡ(JH-2)材料模型与拉伸断裂软化模型耦合机理,基于相关的花岗岩基础物理力学实验、本构参数理论计算及经验法相结合的方法,初步确定JH-2和拉伸断裂软化耦合本构模型参数,并利用非线性动力分析软件AUTODYN对该岩石靶板侵彻进行了不同工况的数值模拟,以研究分析该耦合本构参数敏感度。研究结果表明JH-2与拉伸断裂软化耦合本构各参数对计算结果评价指标的敏感度程度不尽相同,其中对子弹的剩余速度和侵彻深度敏感度影响均较大的参数有ρ、G、HEL、K1、A、N、B和M。接着,运用有限元软件AUTODYN并基于有限元法(Finite Element Method,FEM)和光滑粒子流体动力学法(Smooth Particle Hydrodynamics,SPH)耦合算法和花岗岩JH-2与拉伸断裂软化耦合本构,对弹丸侵彻岩石靶板开展数值模拟,以研究分析重复侵彻下花岗岩靶板的动力响应。计算结果显示在220 m/s≤Vs≤420 m/s弹速下,多弹重复侵彻花岗岩靶板初次侵彻时形成的“锥形开坑区+隧道区”破坏模式为后续的重复稳定侵彻提供了前提条件;随冲击次数的增加,绝对侵彻深度逐渐增大而每次的相对侵彻深度则呈减小趋势,且冲击次数越多或冲击速度越高,弹体侵彻过程越稳定。所提出相对侵彻系数概念以及基于冲击次数和弹速的重复侵彻深度的理论公式均具有一定实用价值。最后,为了探究岩石在循环爆破动载荷作用下的累积损伤演化机理与分布规律,利用ANSYS/LS-DYNA分析软件及完全重启动功能,并采用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型,对岩石循环爆破问题进行数值模拟。结果发现在多次爆破作用下,裂隙区范围扩大程度较压碎区明显。随循环次数的增加,岩石损伤累积演化云图在裂隙区外围呈现出不均匀环向损伤区,且由累积损伤曲线得到的总损伤区的范围在一定次数循环爆破后呈突跃性发展,表明爆破荷载的叠加作用下不同区域内岩石损伤累积效应不同;累积损伤增量在径向上整体呈单峰正偏Weibull分布,其峰值主要集中在总损伤区的中部,不同爆心距下,岩石累积损伤增量与循环次数呈非线性相关,且随循环次数的增加渐趋稳定。

赵旭瑞[3](2020)在《弹丸侵彻过程温度场仿真分析》文中认为弹丸在高速侵彻深层目标时,需要克服侵彻阻力及弹丸与介质之间巨大的摩擦力。摩擦所损耗的能量主要转化为热能。热能主要表现为侵彻过程中弹靶的热效应,即弹丸表面熔化,温升达到材料熔点,引起弹丸头部热应力非对称分布,导致弹丸侵彻轨迹偏移,降低侵彻深度。因此对侵彻过程中的温度分布进行研究为弹丸偏航偏移的修正提供一定参考。本文通过分析弹丸侵彻过程中塑性变形做功和摩擦生热做功机理,引用侵彻热传导塑性分析模型,推导出热平衡方程,进而计算出弹丸表面温度分布情况。并用里希脱剩余速度能量法对温升结论进行评估。以7.62mm穿甲弹为研究对象,对侵彻不同阻抗介质的热效应进行仿真分析,得出陶瓷靶和铝合金靶阻抗较大,无法实现修正,土壤靶可以实现修正,但是需要增加摩擦做功,即增加土壤靶体厚度。对于薄板,高阻抗靶体弹丸破碎穿透,低阻抗靶体弹丸温升范围过小,故取中阻抗介质铝合金为研究对象,研究不同侵彻速度、不同入射角对侵彻过程中弹丸表面温升的影响。结果表明,在弹丸侵彻铝合金板过程中,为了达到预期的侵彻效果,避免弹丸温升过高,应采用垂直入侵或者较小的入射角。本文对弹丸非正侵彻半无限厚土壤靶体进行仿真,获得弹体两侧温度绝对差、介质对弹体压力值以及温度差持续时间,为后续仿真提供依据;利用弹丸形状的改变,修正弹道轨迹,提高侵彻深度,增加弹丸对深层目标的打击。

单俊芳[4](2020)在《三轴应力状态下混凝土动态力学性能及抗弹机理研究》文中认为混凝土不仅是最主要的工程防护材料,同时还在造船业,机械工业,海洋开发,地热工程等项目中均得到了广泛的应用。因其经常受到地震、海浪、爆炸等外来载荷的冲击作用而处于复杂的应力状态下,所以在防护工程领域中,重点关注的仍是混凝土在复杂应力状态下的动态力学性能以及抗弹性能。由于在设备制作和实验原理上均存在较大困难,相关实验设备和实验数据目前非常罕见。在常规霍普金森实验技术的基础上,本文克服现行液压侧向实验装置的缺陷,设计研制出一种能够实现真三轴静载的动态冲击加载系统。由此,分析三轴应力状态下动态冲击压缩过程中应力波的产生及传播过程,建立较可靠的实验原理、信号测量手段和数据处理方法。进而对复杂应力状态下的混凝土动态力学性能进行系统研究。同时,利用水平杆中的钻孔发射子弹,研制了真三轴静载下混凝土侵彻实验平台,探索了复杂应力状态下混凝土抗弹阻力特性。这两套系统组成一个实验平台,即可以独立进行实验,揭示混凝土材料的动态强度和抗弹阻力特性;又可以进行组合实验,揭示冲击后混凝土的抗弹性能,或者是侵彻作用后混凝土的动态强度特性。基于此思路,本文的主要工作如下:本文首先详细介绍了研制的真三轴静载下的动态压缩实验装置,以及各个结构部件的作用,描述了动态压缩过程中应力波的产生及传播过程,并介绍了信号测量手段以及相应的数据处理方法等。其次,对实验系统进行标定,并讨论了真三轴静载对方杆不同部位波形以及入射杆上卸载波形的影响。然后评估了横向惯性效应对单轴强度的影响。最后,结合数值计算分析了横向剪切力对整体应力平衡的影响,结果发现横向剪切力的值远小于入射波幅值,并不影响整体的应力平衡,可以忽略不计。基于真三轴静载下动态压缩实验装置研究了混凝土试样在不同应力状态以及速度下的强度变化以及变形模式。随着侧向约束的增加,混凝土的破坏模式逐渐从脆性破坏模式转变为塑性破坏模式。随着冲击速度的增加,x轴的强度随之增加,测得的侧向工程应力和工程应变的值较低,并且也随着x轴冲击速度的增加而增加。通过对混凝土真三轴动态加载后的实验数据进行分析,发现其动态应力应变关系,静水压力与体积应变关系以及等效应力应变关系均表现出明显的应变率效应和载荷加载路径相关性。当使用D-P强度准则描述动强度时,结果表明材料参数(α0和k0)和强度参数(c和Φ)都显示出明显的应变率效应,并且随着应变率的增加,材料参数κ0减小,而参数k0增大;摩擦角(Φ)逐渐增大,而内聚力(c)逐渐减小。为了研究混凝土在复杂应力状态下的抗弹特性,本文又研制出一种真三轴静载下侵彻实验装置,并详细介绍了该装置的实验原理、信号测量手段以及相应的数据处理方法等。基于该实验装置研究了混凝土靶体在不同侵彻速度以及不同侧限状态下的抗弹阻力,即轴向阻力,扩孔阻力以及侧面摩擦力的变化情况。结果发现随着侵彻速度的增加,子弹的轴向阻力和弹坑越来越大,动态扩孔阻力以及侧面摩擦力也随之增加。在相同的侵彻速度下,随着侧限约束的增加,轴向阻力和扩孔阻力逐渐增大,更有助于侧面摩擦力的产生。为了定量分析弹坑的形状和大小,准备了 3D光学数字显微镜以观察侵彻实验后的弹坑,并对弹坑的深度和直径进行了统计。基于经验公式和半经验公式,对混凝土靶的坑深进行了比较分析,发现其与实验结果有一定的偏差;并对经典的NDRC公式进行改进,发现混凝土的动态强度随着侧限约束的增加而增强。最后基于量纲分析,提出了一种开坑深度的无量纲公式,并结合数值模拟研究了开坑过程中惯性、靶体强度以及压缩特性随初始应力状态变化而发挥作用的演化过程。基于ABAQUS软件模拟计算了混凝土试样在复杂动载条件下的强度变化以及抗弹阻力特性。在真三轴静载条件下,当试样先被冲击再被侵彻时,由于第一次冲击加载的压实,导致子弹的轴向阻力和扩孔阻力增大,侧向摩擦力减小;当试样先被侵彻再被冲击时,其强度会比单纯动态压缩下的强度低,而且出现了一定的各向异性;当试样同时被侵彻与压缩时,由于耦合作用,其动态强度发生了变化,侧向强度明显降低。该部分的研究为接下来的组合实验提供了一定的指导意义。

张鹏[5](2020)在《聚脲涂覆结构抗弹抗爆防护性能与机制研究》文中进行了进一步梳理聚脲涂层对现代水面舰船装甲的轻量化防护研究具有重要理论意义和工程应用前景。本文以聚脲材料作为钢板/箱结构的防护增强涂层,开展了聚脲涂覆结构抗弹性能与抗爆性能研究,根据试验测试结果,对聚脲涂覆结构的抗弹性能与抗爆性能进行了评估,阐述了涂层类型与涂层位置对抗弹抗爆性能的影响规律以及防护机制。主要工作与结论概括如下:(1)为满足舰船装甲防护结构兼顾抗弹抗爆防护需求,提出了多种载荷类型条件下聚脲涂覆结构抗弹抗爆性能研究的试验方法,包括聚脲涂覆钢板结构抗低速弹体侵彻试验、抗高速弹体侵彻试验,聚脲涂覆钢板结构空爆载荷试验以及聚脲涂覆箱体结构内爆载荷试验。试验结果表明,在已定载荷形式与材料类型情况下可确定最佳涂层位置,以应变率为主导因素的抗弹防护中迎弹面涂层增强效果高于背弹面涂层,而以波阻抗为主导因素的抗爆防护中背爆面涂层增强效果高于迎爆面涂层。(2)以等重防护增强与增重防护增强为涂层应用条件,设计了聚脲涂层与钢质底材组成的多种类型复合结构,以无涂覆底材为基准,分别对应相等面密度与相等厚度底材的聚脲涂覆结构。采用低硬度、高伸长率的软质聚脲为防护涂层,相等厚度底材条件下,软质涂层能够提高涂覆结构抗弹性能和抗爆性能,相等面密度条件下,软质涂层能够提高涂覆结构抗弹性能,但迎弹面涂层不能提高涂覆结构抗爆性能。通过数值仿真方法对聚脲涂覆结构抗低速弹体试验结果进行了验证。(3)为分析聚脲力学性能与防护性能及机制间的关系,引入了高硬度、低伸长率的硬质聚脲作为对比涂层,组成相等厚度底材的聚脲涂覆结构进行试验研究。抗弹试验中,迎弹面软质涂层主要以玻璃化转变与横向扩散的方式吸收弹体动能,硬质涂层通过较大面积脆性破碎失效进行吸能,且抗弹提升高于软质涂层,但背弹面硬质涂层的提前失效不利于能量吸收,因此抗弹提升低于软质涂层。抗爆试验中,迎爆面涂覆时硬质涂层抗爆提升低于软质涂层,但背爆面涂覆时硬质涂层抗爆提升高于软质涂层。(4)基于聚脲涂覆结构抗弹抗爆试验结果与机制分析,形成了聚脲涂层的装甲防护应用技术,指出聚脲涂层因载荷形式、材料类型、涂层位置的不同存在防护性能与防护机制的差异,弹体侵彻与爆炸冲击波主要区别于加载应变率与加载面积的作用方式,软质聚脲与硬质聚脲主要区别于橡胶态与玻璃态的响应状态。聚脲涂层的材料类型、涂层位置与涂层厚度等的合理配置,能够有条件的实现并兼顾对聚脲涂覆结构抗弹与抗爆性能的防护增强。聚脲涂覆结构抗弹抗爆性能与机制研究所得结果与结论,对聚脲涂层的相关装甲防护应用具有一定的参考意义。

董赛阳[6](2020)在《3D打印功能梯度混凝土的制备及性能研究》文中研究表明3D打印混凝土是智能化建造的重要发展方向,本文针对其制备方法、静态力学性能和耐久性开展研究工作,在完成此工作的基础之上,探索3D打印功能梯度混凝土的制备方法,并对制备出的功能梯度混凝土的静态力学性能和抗爆抗侵彻性能展开研究。研究了纤维、减水剂及掺合料对混凝土材料流动度和静态力学性能的影响,根据测试结果结合实地打印情况筛选出了9组适合3D打印的混凝土配合比。研究了玄武岩纤维和玻璃纤维、钢纤维、打印路径,功能梯度结构对3D打印混凝土静态力学性能的影响规律。结果表明:3D打印功能梯度混凝土(3DFG)的力学性能优越,3DFG试件只用了3D2.5试件50%的钢纤维量就达到了3D2.5试件抗折强度的94.9%;3DFG试件只用了3D2.5试件50%的钢纤维量就达到了3D2.5试件抗压强度的85.5%。3D打印试件至少可以抵抗1.4MPa的水渗透压力;对于抗冻性,所有测试试件均可以抵抗300次冻融循环的破坏,3D打印试件的抗冻性要优于浇筑试件,加入钢纤维的试件要优于不加钢纤维的试件。300次冻融循环后,3D打印试件的抗压强度下降了0.5%,加入钢纤维的试件抗折强度增加了34.9%,无钢纤维试件抗折强度下降了38.7%。对3D打印功能梯度混凝土的抗爆抗侵彻性能展开研究。发现3D打印混凝土靶体具有使子弹偏转的效应,加入钢纤维后偏转效应更加明显。3D打印功能梯度混凝土靶体的抗爆抗侵彻性能随着钢纤维体积率或长度的增加获得提升,加入陶瓷球后,抗爆抗侵彻性能获得进一步提升。对别列赞公式、NDRC公式和Forrestal公式进行了对比分析,考虑到3D打印功能梯度靶体具有使子弹偏转的效应,在NDRC公式和Forrestal公式中引入偏转因子进行修正获得了适合3D打印混凝土靶侵彻成坑深度预测模型。

丁亮亮[7](2019)在《PELE弹活性内芯配方与弹体结构设计及毁伤机理研究》文中提出PELE弹(Penetrator with Enhanced Lateral Effect,横向效应增强型弹丸)作为一种新型穿甲战斗部,其主要原理是利用弹丸壳体和内芯材料性质的差异将弹体部分轴向动能转化为破片径向动能,较好地解决了传统穿甲弹后效不足的问题。活性材料(以金属/聚合物的混合物类型为例)是一种新型含能材料,在常态下十分钝感,但在高速冲击加载下会发生化学反应释放的化学能远大于其本身的动能。为了提高PELE弹的综合毁伤威力,本文采用理论分析、数值仿真以及试验研究相结合的方法研究了将活性材料应用于PELE弹内芯的可行性,并对活性内芯PELE弹体结构进行了设计,对活性内芯PELE弹的毁伤机理进行了研究。本文主要研究内容和结果如下:(1)全面分析了常见氟聚物和(类)金属元素的物理性质、化学性质,由此确定了活性内芯的主要基元的初选范围。根据各基元组分之间的化学反应特点,设计出了6种活性材料配方。基于不同类型力学性能试验对试样尺寸的要求,确定了不同的烧结工艺,得到了力学性能较好的试样。(2)对6种活性材料配方开展了释能能力的定性测试试验和定量测试试验,在此基础上最终确定出释能能力最佳的活性材料配方为PTFE/Al/Si。对PTFE/Al/Si开展了准静态力学性能试验和动态力学性能试验,得到了PTFE/Al/Si活性材料配方的基本力学性能参数,构建了同时考虑应变硬化效应、应变率硬化效应以及温度软化效应的烧结PTFE/Al/Si活性材料的Johnson-Cook本构模型。(3)为了更加真实地模拟PELE弹的侵彻穿靶过程,通过在Autodyn有限元软件中添加断裂软化算法和随机失效算法对现有数值仿真方法进行了改进。除了从改变PELE弹内芯来提高PELE弹综合毁伤威力外,本文还从改变弹体的结构外形和外壳体组合类型两个方面设计了两种新型PELE弹,即:截锥形PELE弹和分段式PELE弹。基于改进的数值仿真算法,将两种新型PELE弹与传统PELE弹的综合毁伤威力(侵彻能力和破片效应)进行了对比分析,结果表明:两种新型PELE弹的综合毁伤威力均优于传统PELE弹,并且截锥形PELE弹比较适合侵彻单层厚靶板,而分段式PELE弹则更适合侵彻多层间隔薄靶板。(4)基于能量守恒原理,建立了破片径向飞散速度理论模型。分析表明,破片径向飞散动能的能量主要来自于三个方面:外壳体自身的轴向动能、内芯材料因泊松效应对壳体产生的径向压缩势能、活性内芯材料发生反应释能的化学能。基于数值仿真,得到了PELE弹内芯沿轴线的压力分布近似呈指数衰减。利用Autodyn有限元软件内嵌的Powder Burn状态方程,对活性内芯PELE弹和传统PELE弹的侵彻能力和破片效应进行了综合对比,结果表明:活性内芯PELE弹的综合毁伤威力优于传统PELE弹。综上所述,本文从活性材料配方设计、制备与烧结工艺、释能能力和力学性能研究、仿真算法改进、新型弹体结构设计、毁伤机理分析、活性内芯弹丸数值仿真等7个方面对活性内芯PELE弹展开了深入研究,研究结果对于高效毁伤PELE弹的设计有重要参考价值,有关结论和研究成果丰富了人们对活性材料释能机理及其工程应用的认识。

陈翔[8](2019)在《爆炸压焊—扩散烧结法制备钨铜涂层与钨铜梯度功能材料的研究》文中认为爆炸压焊-扩散烧结法是一种全新的爆炸加工方法,该方法将爆炸压实、爆炸焊接和扩散烧结有机的结合在一起,具有装置简单,效率高、制备出的涂层致密度高、结合强度高等特点,是一种具有广阔应用前景的爆炸加工方法。本文以钨铜(W-Cu)材料作为研究对象对爆炸压焊-扩散烧结法的技术方法及宏、细观结合原理进行了深入的研究。首先,介绍了爆炸压焊-扩散烧结法的工艺流程,给出了还原烧结、爆炸压焊、扩散烧结的基本原理。在爆炸压焊基本原理中提出要想获得高质量的涂层必须要实现涂层的压实,涂层颗粒间的爆炸焊接和涂层与基体间的爆炸焊合,其中只要压力达到涂层中粉末发生爆炸焊接的条件,涂层颗粒间就可以发生焊接、涂层与基体间也可以发生爆炸焊合。给出了涂层爆炸压实所需压力和涂层粉末颗粒发生爆炸焊接所需压力的计算方法。并提出选取这两个压力中较大的那个压力作为爆炸压焊所需的压力。其次,使用爆炸压焊-扩散烧结法在铜锥形罩的内表面制备了W-Cu涂层,证明该方法不仅可以在板材表面备涂涂层还可可异形结构构面面制涂层。。在制涂层层过程程中引引其他的杂质且钨、铜分布均匀。通过研究钨颗粒尺寸、钨含量与爆速对爆炸压焊焊--u涂层的影响,发现爆爆对涂层的致密度影响很很,钨颗粒尺寸、钨含量对涂层的微观形貌影响很很。使用水下爆炸压焊装置在铜基体表面制备出了W--u涂层,使制备备面积的涂层材料成为可能。并使用该方法制备出了高致密度的W--u梯度材料,发现现钨含量比较低时该方法可避免W--u涂层中钨颗粒的长长,但当钨含量比较高时,粉粉层中的钨颗粒还是是长长。分析出钨颗粒发生长长的原因是在爆炸产生的压力作用下下--u颗粒粒剧烈的摩擦导致局部区域的温度急剧上升所致。然后,对爆炸压焊的宏观机理进行研究。提出了了种计算多孔混合物的方法,该方方先是通过混合物叠加原理得出密实混合物的Hugoniot曲线,然后对密实混合物的的ugoniot曲线进行等压外推得出多孔(粉粉)混合物的Hugoniot曲线。将等压推广得出的多孔材料的Hugoniot曲线代代到数值模模中,使用软件对爆炸压焊制备涂层的宏观过程进行数值模模,得出涂层中的冲击波演化规律。通过飞板加载试验发现冲击波波射角度对涂层与基体能否焊接起着至关重要的作用,在高压力下正冲击波波射时,涂层与基体出现了分离的现象,使用用维冲击波界面反射原理解释了正正射冲击波作用下涂层层基体分离的原因,并指出涂层层基体的结合是由于涂层与基体的内碰撞造成的。最后,对爆炸压焊的细观机理进行研究。通过试验得出在爆炸压焊中涂层与基体的的观连接方式有爆炸焊接、摩擦焊接、射流侵彻、液相烧结。使用SPH方法对细观孔隙的闭合过程进行数值模拟,得出的细观连接方式与试验相同。通过试验发现扩散烧结可以消除材料内部的缺陷,并证明了涂层与基体间存在元素的扩散。

高飞[9](2018)在《高速弹体对混凝土类介质侵彻机理研究》文中进行了进一步梳理重要军事目标的坚固化与深地下化,大大促进了侵彻技术与钻地武器的发展。随着撞击速度的提高,弹体会发生变形、质量损失、破碎等现象,侵彻深度不再随速度线性增加而是发生逆减,传统的刚性侵彻理论已难以适用。本文采用理论分析和试验研究相结合的方法研究了高速弹体(1200~2400m/s)对混凝土类介质侵彻效应问题,主要工作和成果如下:(1)建立了反映砂土和混凝土孔隙压实效应的p-α状态方程和本构关系基于孔隙演化等效模型和广义Mises准则,建立了能够反映砂土和混凝土孔隙压实过程的p-α状态方程和动力学本构关系,重点讨论了可压缩性对冲击压缩过程的影响规律。结果显示:在忽略弹性阶段孔隙率的微小变化后,文中推导的p-α模型与Herrmann经典p-α模型在变形的塑性阶段相似,只是函数形式和模型参数不同;通过与Hugoniot实验数据的对比验证了孔隙演化方程和状态方程的合理性。(2)开展砂浆的冲击压缩实验并建立从孔隙压缩到基体压缩完整过程的状态方程围绕砂浆的动态冲击压缩实验展开了研究,着重分析了材料在一维应变下的冲击波传播特性和冲击绝热关系,建立了材料从孔隙压缩到基体压缩过程的状态方程。研究表明:冲击波峰值随传播距离而衰减,冲击速度越高衰减效应越明显;测点越往后,波形展宽,应力脉冲升时也明显地增加;砂浆的状态方程可采用p-α状态方程和Mie-Gruneisen型状态方程分段描述。(3)建立了考虑混凝土非线性本构特性的刚性侵彻工程计算模型基于动态球形空腔膨胀理论,并结合p-α状态方程和非线性屈服准则,建立了刚性弹侵彻混凝土的侵彻深度预测模型,揭示了本构参数对侵彻深度的影响规律。结果表明:上述刚性侵彻模型对侵彻深度的预测能力较好且可以较好反映混凝土的非线性本构特性;本构模型中,密实压力和剪切强度是影响侵彻深度的两个关键参数。(4)开展了 1200~2400m/s速度范围内弹体高速侵彻砂浆靶的试验研究开展了 1200~2400m/s速度下高速弹体侵彻砂浆靶的试验,获取了侵彻深度、靶体成坑参数、弹体质量损失等试验数据。分析表明:侵彻深度随撞击速度的增加呈先增加后减小再增加的变化规律;成坑直径、成坑深度和成坑面积均与撞击速度呈线性关系;当速度小于1720m/s时,弹体质量损失率为3%~10%且随速度增加而线性增加,当速度大于1720m/s时,弹体的质量损失率骤然上升到30%~60%。(5)界定高速侵彻速度范围并给出不同速度区间侵彻深度计算模型修正的A-T模型可以较好的揭示随着撞击速度的增加,弹体由刚性侵彻转入拟流体侵彻和流体侵彻的转变机理,且可以界定高速侵彻速度范围。针对不同撞击速度区间,给出了侵彻深度解析方法和计算公式,揭示了弹体质量损失带来的侵彻深度逆转、侵彻深度趋向流体动力学极限等现象,结合高速侵彻试验数据验证了理论模型的准确性。

张爽[10](2018)在《弹体侵彻/贯穿钢筋混凝土靶机理与弹道轨迹研究》文中研究表明钢筋混凝土靶的侵彻/贯穿研究可为钻地武器有效发挥毁伤作用以及钢筋混凝土结构有效承担防护功能提供必要的理论支撑。本文以素混凝土靶侵彻/贯穿的相关研究为基础,利用实验对比、理论建模、计算分析等方法,围绕弹体侵彻/贯穿钢筋混凝土靶机理与弹道轨迹开展研究。(1)开展计及钢筋效应的对比侵彻实验研究;钢筋因粘结作用实现对混凝土整体约束并带来间接侵彻阻力,钢筋因与弹体碰撞带来直接侵彻阻力,埋深较浅的首层钢筋网可减小弹体开坑深度,着靶位置和配筋方式将影响弹体侵彻受力;总结钢筋的影响,完成弹体侵彻/贯穿钢筋混凝土靶机理分析。(2)将钢筋混凝土当作复合式均匀材料,以韧度为桥梁将配筋率引入本构方程,推导修正钢筋混凝土空腔膨胀理论,反映配筋率变化对钢筋间接阻力的影响;基于实验数据回归分析,建立考虑弹体质量、初速度、首层钢筋网埋深影响的开坑深度模型;结合理论与模型共同提升钢筋混凝土靶侵彻深度与弹体过载的计算精度。(3)将钢筋混凝土当作组合式结构材料,结合钢筋动态响应、弹体着靶位置、同时与两层钢筋作用分析,建立较为完备的、可反映着靶相对位置及钢筋配置细节对侵彻深度和弹体过载(脉冲式峰值凸出)影响的刚性弹体正侵彻钢筋混凝土靶阻力模型。钢筋间接和直接侵彻阻力的比重随具体弹靶初始条件而不同,配筋率提高将降低侵彻深度,相同配筋率细直径配筋方式往往更有利于靶板防护,当弹体直径/网眼尺寸>2时,因弹体着靶位置不同造成的侵彻深度差异可忽略。(4)整理并对比分析现有经验公式,建立修正的Forrestal半经验侵彻计算公式以及修正的Chen靶板正贯穿计算公式,综合考虑钢筋对开坑深度、贯穿塞块、间接阻力、直接阻力的影响,无需迭代运算便可快速给出因着靶相对位置不同造成的弹体侵彻深度/贯穿余速上下限。相同配筋率细直径小网眼配筋时的平均侵彻深度/贯穿余速相对较低,随着弹体直径/网眼尺寸比值增大,因着靶位置不同而造成的侵彻深度/贯穿余速差异明显减小。(5)通过引入首/末层钢筋网埋深建立钢筋混凝土靶正/背表面自由面效应模型,通过钢筋离散、坐标转换以及钢筋动态响应分析建立钢筋对弹体的碰撞作用分析模型,进而结合微分面力法与钢筋混凝土空腔膨胀理论,编制刚性弹体侵彻/贯穿有限厚钢筋混凝土靶的弹道预测程序。首层钢筋网埋深越浅对自由面效应的削弱作用越明显,钢筋对弹体的直接碰撞可加剧或抑制弹体偏转,钢筋的加入使弹道轨迹和各运动参量的变化趋于复杂化。完成初速度、质心位置、倾角/攻角、着靶位置、弹体尺寸、配筋方式等主要弹道影响因素的讨论与分析,尤其是对于弹体质量和转动惯量较小且靶板配筋率较高、钢筋直径较粗、强度较大、分布较密的情况,钢筋将通过直接碰撞给弹体侵彻/贯穿弹道规律带来随机性。

二、高速侵彻复杂介质的实时测定(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、高速侵彻复杂介质的实时测定(论文提纲范文)

(1)盾构刀具与岩土体力学相互作用及磨损研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及课题来源
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 刀具切削破岩机理
        1.3.2 岩石和土的磨蚀性试验
        1.3.3 刀具磨损机理和磨损规律
        1.3.4 刀具磨损预测模型
    1.4 研究中尚未解决的问题
    1.5 研究内容及技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线
2 盾构刀具磨损试验及磨损规律研究
    2.1 引言
    2.2 盾构刀具磨损试验平台设计研制及试验研究
        2.2.1 盾构刀具磨损试验系统介绍
        2.2.2 试验目的及意义
        2.2.3 磨损预试验及主要试验步骤
    2.3 刀具磨损影响因素分析
        2.3.1 刀具材料硬度的影响
        2.3.2 地层含水率的影响
        2.3.3 泥浆影响
        2.3.4 颗粒级配影响
        2.3.5 石英含量的影响
        2.3.6 等效石英含量及相对矿物硬度的影响
        2.3.7 刀具前后角(切刀)的影响
        2.3.8 安装半径的影响
    2.4 一种可测试砂层刀具磨损系数的方法
    2.5 本章小结
3 盾构刀具磨损损伤分类及磨损机理研究
    3.1 引言
    3.2 盾构刀具磨损及损伤分类
        3.2.1 盾构刀具磨损工程调研
        3.2.2 盾构刀具的磨损及损伤分类
    3.3 盾构刀具磨损机理理论分析
        3.3.1 磨损的基本概念及分类
        3.3.2 磨损的过程
        3.3.3 磨损的机理
        3.3.4 盾构刀具磨损机理分析
    3.4 盾构刀具磨损机理实验及结果分析
        3.4.1 刀具磨损形式分析
        3.4.2 不同金属刀具的磨损形式影响分析
        3.4.3 不同硬度材料的磨损形式影响分析
        3.4.4 不同磨粒材料的磨损形式影响分析
    3.5 本章小结
4 考虑磨损影响的盾构刀具与岩土体相互作用研究
    4.1 引言
    4.2 考虑磨损影响的滚刀破岩力学模型研究
    4.3 考虑磨损影响的切刀切削土体和软岩力学模型研究
        4.3.1 切刀切削土体力学模型
        4.3.2 切刀切削软岩力学模型
    4.4 考虑磨损影响的刀具切削破岩数值分析
        4.4.1 刀具本构材料与失效准则
        4.4.2 岩土体材料HJC本构模型
        4.4.3 考虑磨损失效的滚刀破岩数值分析
        4.4.4 考虑磨损失效的切刀破岩数值分析
    4.5 考虑磨损影响的刀具切削破岩试验研究
    4.6 本章小结
5 基于磨损机理的盾构刀具磨损预测模型研究
    5.1 引言
    5.2 刀具磨损计算模型
        5.2.1 刀具磨损构成
        5.2.2 黏着磨损
        5.2.3 磨粒磨损
        5.2.4 疲劳磨损
    5.3 盾构滚刀磨损预测模型
        5.3.1 滚刀破岩力学模型
        5.3.2 盾构滚刀磨损预测模型
    5.4 盾构切刀磨损预测模型
        5.4.1 切刀破岩力学模型
        5.4.2 盾构切刀磨损预测模型
    5.5 软硬不均交互复合岩层盾构刀具磨损预测模型及实测分析
        5.5.1 软硬不均交互复合岩层盾构刀具磨损预测模型推导
        5.5.2 工程实测分析
    5.6 软硬不均复合地层盾构刀具磨损预测模型及实测分析
        5.6.1 软硬不均复合地层盾构刀具磨损预测模型推导
        5.6.2 工程实测分析
    5.7 本章小结
6 盾构掘进参数联动规律及减磨控制研究
    6.1 引言
    6.2 工程背景
        6.2.1 工程概况
        6.2.2 盾构设备参数
    6.3 刀具磨损及掘进参数分析
        6.3.1 刀具磨损情况及原因分析
        6.3.2 盾构掘进参数特点分析
    6.4 偏最小二乘法应用
        6.4.1 偏最小二乘法的基本理论
        6.4.2 盾构掘进数据降噪处理
    6.5 基于掘进参数的联动规律的磨损预测模型推导研究
        6.5.1 数据样本获取
        6.5.2 刀具磨损的偏最小二乘分析及数据筛选
        6.5.3 模型实时估测
    6.6 刀具减磨措施及施工效果
        6.6.1 刀具控制措施
        6.6.2 掘进过程控制措施
        6.6.3 渣土改良控制措施
        6.6.4 施工效果
    6.7 本章小结
7 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 主要创新点
    7.3 研究展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集

(2)花岗岩JH-2本构参数标定及其重复载荷下损伤特性数值模拟(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 JH-2材料本构强度模型研究现状
        1.2.2 岩石靶板重复侵彻研究现状
        1.2.3 循环爆破累积损伤效应研究现状
    1.3 本文主要的研究内容
    1.4 关键问题
第二章 侵彻、爆破概念及数值模拟方法
    2.1 侵彻和爆破概念
        2.1.1 侵彻
        2.1.2 爆破
    2.2 重复侵彻数值模拟方法
        2.2.1 数值模拟程序介绍
        2.2.2 SPH算法原理
        2.2.3 FEM-SPH耦合方式
    2.3 循环爆破数值模拟方法
        2.3.1 流固耦合分析
        2.3.2 完全重启动技术
第三章 花岗岩JH-2本构参数标定
    3.1 本构模型介绍
        3.1.1 强度模型
        3.1.2 状态方程
        3.1.3 软化模型
    3.2 参数确定
        3.2.1 状态方程参数确定
        3.2.2 强度参数确定
        3.2.3 损伤参数确定
        3.2.4 拉伸断裂软化模型参数确定
    3.3 敏感性分析
        3.3.1 JH-2本构模型单参数敏感性分析的步骤及内容
        3.3.2 敏感性分析数值模拟
        3.3.3 敏感性指标的计算
    3.4 靶板材料参数的优化及最终确定
    3.5 本章小结
第四章 重复侵彻花岗岩靶板的动力响应
    4.1 侵彻理论
    4.2 经典侵彻深度公式
    4.3 弹丸重复冲击数值分析
    4.4 本章小结
第五章 循环爆破载荷下岩石累积损伤效应
    5.1 模型建立与参数选择
        5.1.1 数值模型
        5.1.2 材料参数
    5.2 数值模拟结果与分析
        5.2.1 单次爆破岩石损伤特征
        5.2.2 岩石循环爆破损伤分析
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 研究结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

(3)弹丸侵彻过程温度场仿真分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
1.绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 弹丸侵彻靶体过程温升效应国内外研究现状
    1.3 钢板侵彻问题研究综述
        1.3.1 经验半经验公式
        1.3.2 理论分析
        1.3.3 数值模拟方法
    1.4 弹靶本构模型研究综述
        1.4.1 增量塑性理论
        1.4.2 塑性动态硬化模型
        1.4.3 PB本构模型
        1.4.4 Johnson-cook本构模型
        1.4.5 摩擦模型
        1.4.6 热力学本构模型
    1.5 论文研究主要内容与框架结构
        1.5.1 论文研究主要内容
        1.5.2 论文结构图
2.钢板侵彻理论模型
    2.1 侵彻过程
        2.1.1 初始接触阶段
        2.1.2 弹丸侵入阶段
        2.1.3 剪切挤凿阶段
        2.1.4 穿甲破坏阶段
        2.1.5 热力耦合概念
    2.2 侵彻过程数值模拟
        2.2.1 基于ANSYS/LS-DYNA软件数值模拟
        2.2.2 显示积分算法
        2.2.3 弹丸侵彻靶板基本控制方程
    2.3 侵彻过程热力耦合分析
        2.3.1 热力耦合求解方法
        2.3.2 热力耦合基本方程
        2.3.3 摩擦功转热
        2.3.4 直接耦合方程
        2.3.5 求解方程
    2.4 本章小结
3.弹丸侵彻铝板热结构耦合数值模拟分析
    3.1 无温度场弹丸侵彻铝板过程仿真
        3.1.1 无温度场弹丸侵彻铝板过程前处理
        3.1.2 结构分析求解
        3.1.3 仿真结果分析
    3.2 弹丸侵彻铝板过程热结构耦合仿真
        3.2.1 传热过程求解原理
        3.2.2 热结构耦合求解设置
        3.2.3 热结构耦合结果分析
        3.2.4 温度评估
    3.3 本章小结
4.不同工况下弹丸侵彻过程温度分布情况研究
    4.1 侵彻不同阻抗介质热效应仿真
        4.1.1 数值模拟工况
        4.1.2 材料模型
        4.1.3 结果分析
    4.2 不同速度侵彻铝合金靶热效应仿真
        4.2.1 数值模拟工况
        4.2.2 结果分析
    4.3 不同侵入角度侵彻铝合金靶热效应仿真
        4.3.1 数值模拟工况
        4.3.2 结果分析
    4.4 本章小结
5.弹丸侵彻半无限厚靶体温度场仿真分析
    5.1 弹丸侵彻半无限厚土壤靶温度场
        5.1.1 数值模拟工况
        5.1.2 结果分析
    5.2 介质内的弹道轨迹调整
        5.2.1 获取偏航时刻两侧温度分布和介质对弹丸的压力
        5.2.2 不同形变量对弹道轨迹影响
    5.3 旋转弹丸高速侵彻土壤介质
        5.3.1 弹丸与土壤有限元模型的建立
        5.3.2 旋转弹丸侵彻半无限厚土壤靶结果分析
    5.4 本章小结
6.结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢

(4)三轴应力状态下混凝土动态力学性能及抗弹机理研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 混凝土动态力学性能研究现状
        1.2.1 实验研究
        1.2.2 理论研究
        1.2.3 数值模拟
    1.3 混凝土抗弹研究现状
        1.3.1 实验研究
        1.3.2 理论研究
        1.3.3 数值模拟
    1.4 真三轴静载研究现状
    1.5 本文主要研究工作及简介
    参考文献
第二章 真三轴静载下动态压缩实验技术
    2.1 引言
    2.2 动态压缩实验系统
        2.2.1 试样制备
        2.2.2 实验原理
        2.2.3 实验装置
        2.2.4 数据处理
    2.3 实验系统讨论
    2.4 动态实验
        2.4.1 加载脉冲和波形曲线
        2.4.2 横向剪切力
        2.4.3 横向惯性效应
    2.6 本章小结
    参考文献
第三章 三轴应力状态下混凝土动态力学性能研究
    3.1 引言
    3.2 动态实验结果
        3.2.1 动态应力-应变关系
        3.2.2 体积应变与静水压力的关系
        3.2.3 等效应变与等效应力关系
    3.3 动态强度
        3.3.1 DIF
        3.3.2 动态三轴强度
    3.4 动态压缩模拟分析
        3.4.1 Drucker-Prager一致性率型本构模型
        3.4.2 应力应变关系
    3.5 本章小结
    参考文献
第四章 真三轴静载下混凝土抗弹阻力研究
    4.1 引言
    4.2 抗弹实验测试系统
        4.2.1 实验原理
        4.2.2 实验装置
        4.2.3 实验步骤
        4.2.4 侧向摩擦力计算方法
    4.3 实验数据解释
    4.4 多轴预应力作用下的抗弹阻力
        4.4.1 无侧限预应力状态
        4.4.2 单侧限预应力状态
        4.4.3 双侧限预应力状态
        4.4.4 预应力状态的影响
    4.5 侵彻加载模拟分析
        4.5.1 建立模型
        4.5.2 抗弹阻力分析
    4.6 本章小结
    参考文献
第五章 三轴应力状态下混凝土开坑性能研究
    5.1 引言
    5.2 弹坑统计
    5.3 开坑深度理论模型
        5.3.1 典型经验公式
        5.3.2 半经验公式
    5.4 量纲分析
    5.5 抗弹性能模拟分析
    5.6 侵彻与动态压缩的耦合计算
        5.6.1 先侵彻后压缩
        5.6.2 先压缩后侵彻
        5.6.3 压缩与侵彻同步加载
    5.7 本章小结
    参考文献
第六章 全文总结与展望
    6.1 本文主要研究工作总结
    6.2 进一步工作展望
致谢
攻读博士学位期间取得的研究成果

(5)聚脲涂覆结构抗弹抗爆防护性能与机制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 聚脲涂层抗弹防护研究
        1.2.2 聚脲涂层抗爆防护研究
        1.2.3 存在的问题
    1.3 本文的主要研究内容
2 聚脲材料与涂层防护效应研究
    2.1 引言
    2.2 聚脲材料及力学性能
        2.2.1 组分与结构特性
        2.2.2 玻璃化转变温度
        2.2.3 性能与改性增强
    2.3 聚脲涂层的防护效应
        2.3.1 应变率效应
        2.3.2 玻璃化转变效应
        2.3.3 横向扩散效应
    2.4 聚脲涂覆结构的测试评估
        2.4.1 喷涂聚脲技术
        2.4.2 聚脲涂覆结构
        2.4.3 防护性能测试评估方法
    2.5 本章小结
3 聚脲涂覆结构抗弹防护性能与机制研究
    3.1 引言
    3.2 弹体侵彻试验
        3.2.1 侵彻试验设置
        3.2.2 涂覆结构设计
        3.2.3 侵彻试验结果及分析
    3.3 弹体侵彻下钢板底材防护机制
        3.3.1 立方体弹体对钢板的着靶姿态分析
        3.3.2 钢板在弹体侵彻下的失效模式分析
        3.3.3 不同聚脲涂层对钢板失效模式的影响
    3.4 弹体侵彻下软质涂层防护机制
        3.4.1 迎弹面软质涂层的玻璃化转变效应
        3.4.2 弹体速度对软质涂层失效模式的影响
        3.4.3 软质涂层的断口微观形貌分析
    3.5 弹体侵彻下硬质涂层防护机制
        3.5.1 弹体速度对硬质涂层失效模式的影响
        3.5.2 涂层厚度对硬质涂层失效模式的影响
        3.5.3 硬质涂层的断口微观形貌分析
    3.6 聚脲涂覆结构抗弹体侵彻数值仿真
        3.6.1 数值仿真模型
        3.6.2 数值仿真结果
        3.6.3 涂层与钢板厚度对抗弹性能影响规律
    3.7 本章小结
4 聚脲涂覆结构抗爆防护性能与机制研究
    4.1 引言
    4.2 空爆载荷试验
        4.2.1 空爆试验设置
        4.2.2 涂覆结构设计
        4.2.3 空爆试验结果及分析
    4.3 空爆载荷下聚脲涂覆结构防护机制
        4.3.1 钢板底材在空爆载荷下的失效模式分析
        4.3.2 聚脲涂层在空爆载荷下的失效模式分析
        4.3.3 不同聚脲涂覆结构中的波阻抗失配分析
    4.4 内爆载荷试验
        4.4.1 内爆试验设置
        4.4.2 涂覆结构设计
        4.4.3 内爆试验结果及分析
    4.5 内爆载荷下聚脲涂覆结构防护机制
        4.5.1 箱体底材在内爆载荷下的失效模式分析
        4.5.2 聚脲涂层在内爆载荷下的失效模式分析
    4.6 本章小结
5 结束语
    5.1 总结与结论
    5.2 本文的创新点
    5.3 后续工作的展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢

(6)3D打印功能梯度混凝土的制备及性能研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 3D打印混凝土工艺的研究现状
    1.3 3D打印混凝土材料的研究现状
    1.4 3D打印混凝土静态力学性能的研究现状
    1.5 混凝土的耐久性能
    1.6 混凝土的抗爆抗侵彻性能的研究现状
    1.7 研究内容
2 3D打印混凝土的配合比设计
    2.1 原材料、设备
    2.2 3D打印工艺
    2.3 配合比设计
        2.3.1 配合比设计路线
        2.3.2 3D打印混凝土材料的流动度及力学性能影响因素分析
        2.3.3 试验配合比的优选
        2.3.4 开放时间分析及试件制备方法
    2.4 本章小结
3 3D打印功能梯度混凝土的静态力学性能研究
    3.1 3D打印混凝土试件破坏形态分析
        3.1.1 弯曲破坏形态分析
        3.1.2 压缩破坏形态分析
    3.2 纤维种类对3D打印混凝土静态力学性能的影响
    3.3 打印路径对3D打印混凝土静态力学性能的影响
    3.4 钢纤维对3D打印混凝土静态力学性能的影响
    3.5 3D打印功能梯度混凝土的静态力学性能研究
    3.6 本章小结
4 3D打印混凝土的耐久性研究
    4.1 3D打印混凝土的抗渗性研究
    4.2 3D打印混凝土的抗冻性研究
    4.3 本章小结
5 3D打印功能梯度混凝土的抗侵彻抗爆炸性能研究
    5.1 3D打印功能梯度混凝土靶体的制备
    5.2 侵彻爆炸试验方案
        5.2.1 试验设备
        5.2.2 侵彻爆炸试验相关参数
    5.3 试验结果与分析
        5.3.1 靶体破坏形态分析
        5.3.2 靶体成坑深度分析
        5.3.3 靶体成坑直径和成坑面积分析
    5.4 侵彻成坑深度模型
    5.5 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
附录

(7)PELE弹活性内芯配方与弹体结构设计及毁伤机理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 PELE弹的研究背景
        1.1.2 传统PELE弹概念的提出
        1.1.3 活性内芯PELE弹概念的提出
        1.1.4 活性内芯PELE弹的研究意义
    1.2 传统PELE弹的国内外研究现状
        1.2.1 PELE弹诞生的试验过程
        1.2.2 PELE弹侵彻及破碎机理研究
        1.2.3 PELE弹横向增强效应的影响因素研究
    1.3 聚四氟乙烯基活性材料的国内外研究现状
        1.3.1 聚四氟乙烯及金属/聚四氟乙烯基本特性
        1.3.2 聚四氟乙烯基活性材料的配方及制备工艺研究
        1.3.3 聚四氟乙烯基活性材料的力学性能及本构关系研究
        1.3.4 聚四氟乙烯基活性材料的冲击反应临界条件及释能特性研究
    1.4 活性内芯PELE弹的国内外研究现状
    1.5 活性内芯PELE弹研究存在的主要问题
        1.5.1 适用于PELE弹的活性材料配方亟待进一步确定
        1.5.2 活性材料的成型和烧结工艺亟待进一步改进
        1.5.3 活性材料的反应释能机理和本构模型亟待进一步研究
        1.5.4 PELE弹的结构设计亟待进一步优化
        1.5.5 活性内芯PELE弹的毁伤机理亟待进一步探索
    1.6 本文的研究思路与主要内容
第二章 活性内芯材料配方设计及制备烧结工艺研究
    2.1 活性内芯的基元组分选取
        2.1.1 氟聚物的选取
        2.1.2 PTFE的基本特性
        2.1.3 金属粉末的选取
        2.1.4 其他组份的选取
    2.2 活性内芯的制备与烧结工艺
        2.2.1 活性内芯的配方设计
        2.2.2 主要基元材料与仪器设备
        2.2.3 材料成型模具
        2.2.4 基元粉末材料的混合
        2.2.5 试样压制成型工艺
        2.2.6 试样烧结工艺
    2.3 小结
第三章 活性内芯材料的释能能力及基本力学性能研究
    3.1 活性内芯材料的释能能力研究
        3.1.1 传统落锤试验
        3.1.2 基于落锤系统的释能能力测试试验
        3.1.3 活性材料的配方确定及特性落高(H_(50))试验
    3.2 活性内芯材料的准静态力学性能研究
        3.2.1 准静态压缩试验方法
        3.2.2 未烧结试样的准静态压缩试验
        3.2.3 烧结试样的准静态压缩试验
    3.3 活性内芯材料的动态力学性能研究
        3.3.1 SHPB压杆试验技术的基本假定和测试原理
        3.3.2 待测试样设计原则及试验数据处理方法
        3.3.3 SHPB动态力学性能试验结果及分析
    3.4 活性内芯材料的本构模型
        3.4.1 本构模型的选择
        3.4.2 Johnson-Cook本构模型简介
        3.4.3 Johnson-Cook本构模型参数确立
    3.5 小结
第四章 PELE弹的结构优化设计
    4.1 PELE弹数值仿真算法改进的理论基础
        4.1.1 Mott环理论和Grady层裂理论
        4.1.2 断裂软化算法
        4.1.3 随机失效算法
    4.2 基于断裂软化和随机失效算法的PELE弹穿靶过程仿真研究
        4.2.1 有限元模型
        4.2.2 材料模型和参数的选取
        4.2.3 改进算法后的仿真结果与试验结果对比分析
        4.2.4 小结
    4.3 截锥形PELE弹的结构设计及研究
        4.3.1 截锥形PELE弹的结构设计思路
        4.3.2 有限元模型
        4.3.3 材料模型参数和仿真工况
        4.3.4 截锥形PELE 弹与传统PELE 弹的侵彻能力对比
        4.3.5 截锥形PELE 弹与传统PELE 弹的破片效应对比
        4.3.6 小结
    4.4 分段式PELE弹的结构设计及研究
        4.4.1 分段式PELE弹的结构设计思路
        4.4.2 有限元模型
        4.4.3 仿真工况
        4.4.4 毁伤威力评估指标
        4.4.5 不同类型分段式PELE弹的毁伤威力对比分析
        4.4.6 分段式PELE 弹(1:1)与传统PELE 弹的毁伤威力对比分析
        4.4.7 小结
    4.5 小结
第五章 活性内芯PELE弹的毁伤机理及数值仿真研究
    5.1 活性内芯PELE弹的毁伤机理分析
        5.1.1 活性内芯PELE弹的结构简化
        5.1.2 活性内芯PELE弹侵彻作用过程描述
        5.1.3 活性内芯PELE弹的破片径向飞散速度理论模型
        5.1.4 活性内芯PELE弹的内芯压力分布
    5.2 Powder Burn状态方程
        5.2.1 燃烧分数
        5.2.2 气体压力
        5.2.3 反应速率
        5.2.4 点火前沿速度
    5.3 活性内芯PELE弹的侵彻数值仿真
        5.3.1 有限元模型
        5.3.2 材料模型和仿真工况
        5.3.3 活性内芯PELE弹的侵彻能力研究
        5.3.4 活性内芯PELE弹的破片效应研究
        5.3.5 活性内芯PELE弹的破片径向飞散速度理论模型验证
    5.4 小结
第六章 结论与展望
    6.1 主要研究成果及结论
    6.2 主要创新点
    6.3 研究展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果

(8)爆炸压焊—扩散烧结法制备钨铜涂层与钨铜梯度功能材料的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 爆炸压实
        1.1.1 常规爆炸压实
        1.1.2 水下爆炸压实
        1.1.3 热爆炸压实
    1.2 爆炸压实的机理简介
        1.2.1 冲击波在粉末中的传播
        1.2.2 爆炸压实细观机理
    1.3 爆炸压实数值模拟简介
    1.4 金属基涂层制备的主要方法简介
        1.4.1 固相沉积
        1.4.2 气相沉积
        1.4.3 液相沉积
        1.4.4 激光熔覆
    1.5 爆炸加工制备涂层技术的发展历程
    1.6 本文主要研究内容
2 爆炸压焊-扩散烧结法工艺流程与基本原理
    2.1 爆炸压焊-扩散烧结法工艺流程
    2.2 还原烧结的基本原理
    2.3 爆炸压焊基本原理
        2.3.1 涂层爆炸压实
        2.3.2 涂层颗粒间爆炸焊接
        2.3.3 涂层与基体间爆炸焊合
    2.4 扩散烧结基本原理
        2.4.1 压力扩散焊接
        2.4.2 扩散烧结内部裂纹愈合
    2.5 本章小结
3 爆炸压焊-扩散烧结法制备钨铜涂层与钨铜梯度功能材料
    3.1 爆炸压焊-扩散烧结制备钨铜涂层
        3.1.1 机械合金化
        3.1.2 爆炸压焊-扩散烧结制备钨铜涂层的试验过程
        3.1.3 爆炸压焊-扩散烧结制备钨铜涂层的试验结果与分析
    3.2 影响爆炸压焊-扩散烧结制备钨铜涂层的因素
        3.2.1 爆炸压焊-扩散烧结的试验过程
        3.2.2 爆炸压焊-扩散烧结的试验结果与分析
    3.3 水下爆炸压焊-扩散烧结制备钨铜涂层
        3.3.1 水下爆炸压焊-扩散烧结法制备钨铜涂层的试验过程
        3.3.2 水下爆炸-扩散烧结制备钨铜涂层的试验结果与分析
    3.4 爆炸压焊-扩散烧结制备钨铜梯度功能材料
        3.4.1 爆炸压焊-扩散烧结制备钨铜梯度功能材料的试验过程
        3.4.2 爆炸压焊-扩散烧结制备钨铜梯度功能材料的结果与分析
    3.5 本章小结
4 爆炸压焊-扩散烧结法宏观力学机理研究
    4.1 冲击载荷下多孔材料的状态方程
        4.1.1 冲击波的Hugoniot线、Rayleigh线、等熵线
        4.1.2 等压推广多孔材料冲击状态方程
        4.1.3 等压推广多孔钨铜材料状态方程
    4.2 爆炸压焊制备钨铜涂层与钨铜梯度功能材料的数值模拟
        4.2.1 爆炸压焊钨铜涂层的数值模拟
        4.2.2 水下爆炸压焊钨铜涂层的数值模拟
        4.2.3 爆炸压焊钨铜梯度功能材料的数值模拟
    4.3 冲击波入射角度对爆炸压焊结果的影响
        4.3.1 平面飞板加载的试验过程
        4.3.2 平面飞板加载的试验结果与分析
        4.3.3 一维冲击波反射原理
    4.4 本章小结
5 爆炸压焊-扩散烧结法细观机理研究
    5.1 爆炸压焊细观机理的试验研究
        5.1.1 爆炸压焊细观机理试验模型的建立
        5.1.2 铜丝与铜基体爆炸压焊-扩散烧结试验
        5.1.3 铜丝与铜基体爆炸压焊的数值模拟
        5.1.4 铜丝与铜基体爆炸压焊的试验结果与分析
    5.2 爆炸压焊细观机理的SPH数值模拟研究
    5.3 涂层与基体间的扩散焊接研究
        5.3.1 爆炸压焊后铜丝层与铜基体的扩散烧结试验结果与分析
        5.3.2 爆炸压焊钨铜复合粉末与不锈钢基体的爆炸压焊试验
        5.3.3 爆炸压焊钨铜复合粉末与不锈钢基体的数值模拟
        5.3.4 爆炸压焊钨铜复合粉末与不锈钢基体的试验结果与分析
    5.4 剪切强度检测与分析
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介

(9)高速弹体对混凝土类介质侵彻机理研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 强动载下混凝土本构模型研究现状
        1.2.2 弹体侵彻半无限厚靶理论模型研究现状
        1.2.3 弹体侵彻半无限厚靶实验研究现状
        1.2.4 尚需要进一步研究的问题
    1.3 本文的研究方法与主要内容
2 考虑孔隙演化的混凝土类介质本构
    2.1 引言
    2.2 孔隙演化等效模型在砂土中的应用
        2.2.1 基本假设与等效模型
        2.2.2 孔隙演化动力学方程
        2.2.3 基于孔隙演化的砂土状态方程
        2.2.4 砂土的冲击绝热关系
    2.3 考虑孔隙演化的混凝土本构模型
        2.3.1 基本方程
        2.3.2 考虑孔隙演化的混凝土状态方程
        2.3.3 混凝土应力应变关系
        2.3.4 混凝土强度准则
    2.4 本章小结
3 水泥砂浆冲击压缩实验与状态方程研究
    3.1 引言
    3.2 冲击压缩试样制备
        3.2.1 试样设计原则
        3.2.2 试样制备与参数
    3.3 水泥砂浆动态冲击压缩实验
        3.3.1 实验原理
        3.3.2 实验平台
        3.3.3 实验方案
        3.3.4 PVDF传感器对称碰撞标定法
        3.3.5 实验结果与讨论
    3.4 水泥砂浆冲击绝热关系
    3.5 水泥砂浆高压状态方程
    3.6 本章小结
4 刚性弹侵彻混凝土靶计算模型
    4.1 引言
    4.2 混凝土的本构关系
        4.2.1 p-α状态方程
        4.2.2 非线性屈服准则
    4.3 考虑混凝土孔隙压实效应的球形空腔膨胀模型
        4.3.1 孔隙压实区响应
        4.3.2 弹性-裂纹孔隙压实模型
        4.3.3 弹性孔隙压实模型
        4.3.4 Hugoniot阶跃条件
        4.3.5 空腔膨胀径向应力计算
    4.4 刚性弹对混凝土靶的侵深计算模型及验证
        4.4.1 侵彻模型
        4.4.2 模型验证
    4.5 混凝土本构参数的进一步讨论
        4.5.1 确定本构参数的经验公式
        4.5.2 本构参数对侵彻深度的影响分析
    4.6 本章小结
5 弹体高速侵彻砂浆靶试验研究
    5.1 引言
    5.2 侵彻试验方案
        5.2.1 试验弹体
        5.2.2 试验靶体
        5.2.3 发射平台与量测技术
    5.3 高速侵彻试验结果及分析
        5.3.1 靶体宏观破坏情况
        5.3.2 弹体破坏情况
    5.4 试验结果的进一步讨论
        5.4.1 弹体质量损失
        5.4.2 侵彻深度
    5.5 本章小结
6 弹体高速侵彻砂浆靶计算模型
    6.1 引言
    6.2 侵蚀弹高速侵彻的A-T模型
        6.2.1 A-T模型基本方程[110]
    6.3 流体弹塑性理论模型
        6.3.1 弹靶冲击因子
        6.3.2 混凝土动态压缩状态与侵彻阻抗函数
        6.3.3 高速侵彻速度界定
    6.4 高速侵彻侵深计算模型
        6.4.1 刚性侵彻
        6.4.2 变形侵彻
        6.4.3 拟流体侵彻
    6.5 模型的对比验证
        6.5.1 刚性与变形侵彻范围内的验证
        6.5.2 拟流体侵彻范围内的验证
    6.6 本章小节
7 总结与展望
    7.1 研究工作总结
    7.2 本文的创新点
    7.3 展望
致谢
参考文献
附录

(10)弹体侵彻/贯穿钢筋混凝土靶机理与弹道轨迹研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 钢筋混凝土靶侵彻/贯穿实验研究
        1.2.1 多种实验条件及测试技术概述
        1.2.2 素/钢筋混凝土靶的对比实验
        1.2.3 钢筋混凝土靶非正侵彻实验
    1.3 钢筋混凝土靶侵彻/贯穿理论建模
        1.3.1 常见的侵彻/贯穿理论方法
        1.3.2 钢筋混凝土空腔膨胀理论
        1.3.3 钢筋网等效的分层计算模型
        1.3.4 考虑钢筋直接碰撞作用的侵彻阻力模型
        1.3.5 弹体侵彻/贯穿弹道预测
        1.3.6 其它相关理论研究
    1.4 钢筋混凝土靶侵彻/贯穿数值模拟
        1.4.1 数值模拟算法
        1.4.2 钢筋混凝土建模方式
        1.4.3 钢筋和混凝土材料模型
        1.4.4 粘结滑移关系处理方式
        1.4.5 仿真法主要研究内容
    1.5 本文研究内容
第2章 计及钢筋效应的对比侵彻实验研究
    2.1 精细对比侵彻实验设计
        2.1.1 实验弹体与发射结构
        2.1.2 实验靶板
        2.1.3 实验发射与测试系统
    2.2 实验结果及分组对比分析
        2.2.1 实验结果
        2.2.2 素/钢筋混凝土对比分析
        2.2.3 套管/普通钢筋混凝土对比分析
        2.2.4 着靶位置影响对比分析
        2.2.5 配筋方式影响对比分析
        2.2.6 首层钢筋网埋深影响对比分析
    2.3 弹体侵彻/贯穿钢筋混凝土靶机理分析
    2.4 本章小结
第3章 钢筋混凝土空腔膨胀理论与开坑深度模型
    3.1 钢筋混凝土动态球形空腔膨胀理论
        3.1.1 响应区划分
        3.1.2 钢筋提高混凝土韧度与抗拉强度
        3.1.3 改进的Griffith屈服准则
        3.1.4 扩容方程及密度和弹性模量修正
        3.1.5 守恒方程与Hugoniot间断条件
    3.2 钢筋混凝土动态球形空腔膨胀响应区分析
        3.2.1 弹性区
        3.2.2 开裂区
        3.2.3 扩容区
        3.2.4 密实区
    3.3 理论模型的计算与验证
        3.3.1 空腔边界径向应力与界面速度计算
        3.3.2 25kg弹体侵彻实验数据验证
        3.3.3 4.43 kg弹体侵彻实验数据验证
        3.3.4 392g弹体及高速弹体侵彻实验数据验证
        3.3.5 钢筋混凝土空腔膨胀理论的对比分析
    3.4 钢筋混凝土靶开坑深度模型
        3.4.1 现有开坑深度模型的对比分析
        3.4.2 考虑弹体质量和初速度
        3.4.3 考虑靶板首层钢筋网埋深
        3.4.4 开坑深度模型应用分析
    3.5 本章小结
第4章 钢筋混凝土靶侵彻阻力模型
    4.1 侵彻弹体作用下的钢筋动态响应分析
        4.1.1 基本假设与简化
        4.1.2 弹体与钢筋的相互运动关系
        4.1.3 钢筋的受力分析
        4.1.4 钢筋的失效模式与失效准则
    4.2 弹体着靶位置及同时与两层钢筋作用分析
        4.2.1 单根钢筋对弹体的碰撞作用力
        4.2.2 考虑不同典型着靶位置
        4.2.3 考虑弹体同时与两层钢筋作用
    4.3 弹体正侵彻钢筋混凝土靶阻力模型
        4.3.1 模型算法流程
        4.3.2 任意着靶位置侵深与侵深上下限计算
        4.3.3 考虑钢筋直接碰撞阻力模型的对比分析
    4.4 模型的实验数据验证
        4.4.1 25kg弹体侵彻实验数据验证
        4.4.2 4.43 kg弹体侵彻实验数据验证
        4.4.3 5.9 kg和392g弹体侵彻实验数据验证
        4.4.4 素/钢筋混凝土靶对比侵彻实验数据验证
    4.5 钢筋对侵彻阻力的影响分析
        4.5.1 侵彻阻力比重分析
        4.5.2 配筋率影响分析
        4.5.3 着靶位置影响分析
        4.5.4 配筋方式影响分析
        4.5.5 配筋参数影响解耦分析
    4.6 本章小结
第5章 钢筋混凝土靶侵彻深度/贯穿余速工程计算方法
    5.1 现有经验公式及其对比分析
        5.1.1 修正的Petry公式
        5.1.2 别列赞公式
        5.1.3 Young公式
        5.1.4 工程兵三所公式
        5.1.5 CEA-EDF公式
        5.1.6 UKAEA(Barr)公式
        5.1.7 UMIST公式
        5.1.8 其它计算公式
        5.1.9 经验公式的对比分析
    5.2 钢筋混凝土靶侵彻深度工程计算公式
        5.2.1 修正的Forrestal半经验侵彻计算公式
        5.2.2 计算公式的实验数据验证
        5.2.3 计算公式的参数影响分析
    5.3 钢筋混凝土靶贯穿余速工程计算公式
        5.3.1 修正的Chen靶板正贯穿计算公式
        5.3.2 计算公式的实验数据验证
        5.3.3 计算公式的参数影响分析
    5.4 本章小结
第6章 弹体侵彻/贯穿有限厚钢筋混凝土靶弹道预测
    6.1 钢筋混凝土靶自由面效应模型
        6.1.1 Warren自由面效应模型的改进
        6.1.2 考虑首层钢筋网埋深对自由面效应的影响
        6.1.3 有限厚靶背表面的自由面效应模型
    6.2 钢筋的离散及钢筋对弹体的碰撞作用分析模型
        6.2.1 钢筋的离散与坐标转换
        6.2.2 弹道平面内钢筋对弹体的碰撞作用分析
        6.2.3 弹道平面两侧钢筋对弹体的碰撞作用分析
    6.3 刚性弹体侵彻/贯穿有限厚钢筋混凝土靶弹道预测程序
        6.3.1 弹体表面的离散化
        6.3.2 弹靶分离再接触效应
        6.3.3 弹体二维运动控制方程
        6.3.4 程序编制流程
    6.4 程序的实验数据验证及钢筋的影响分析
        6.4.1 斜侵彻与正/非正贯穿实验数据验证
        6.4.2 正侵彻实验补充验证
        6.4.3 钢筋对自由面效应影响分析
        6.4.4 弹道平面内钢筋影响分析
        6.4.5 弹道平面两侧钢筋影响分析
        6.4.6 钢筋对弹道综合影响分析
    6.5 弹道影响因素的分析与讨论
        6.5.1 初速度的影响
        6.5.2 质心位置的影响
        6.5.3 倾角/攻角的影响
        6.5.4 着靶位置的影响
        6.5.5 弹体尺寸的影响
        6.5.6 配筋方式的影响
    6.6 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 全文总结
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢

四、高速侵彻复杂介质的实时测定(论文参考文献)

  • [1]盾构刀具与岩土体力学相互作用及磨损研究[D]. 吴俊. 北京交通大学, 2020(06)
  • [2]花岗岩JH-2本构参数标定及其重复载荷下损伤特性数值模拟[D]. 李允忠. 合肥工业大学, 2020(02)
  • [3]弹丸侵彻过程温度场仿真分析[D]. 赵旭瑞. 中北大学, 2020(11)
  • [4]三轴应力状态下混凝土动态力学性能及抗弹机理研究[D]. 单俊芳. 中国科学技术大学, 2020
  • [5]聚脲涂覆结构抗弹抗爆防护性能与机制研究[D]. 张鹏. 中北大学, 2020(09)
  • [6]3D打印功能梯度混凝土的制备及性能研究[D]. 董赛阳. 南京理工大学, 2020(01)
  • [7]PELE弹活性内芯配方与弹体结构设计及毁伤机理研究[D]. 丁亮亮. 国防科技大学, 2019(01)
  • [8]爆炸压焊—扩散烧结法制备钨铜涂层与钨铜梯度功能材料的研究[D]. 陈翔. 大连理工大学, 2019(01)
  • [9]高速弹体对混凝土类介质侵彻机理研究[D]. 高飞. 南京理工大学, 2018(06)
  • [10]弹体侵彻/贯穿钢筋混凝土靶机理与弹道轨迹研究[D]. 张爽. 北京理工大学, 2018

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