【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高效破障，特别是涉及一种聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法。
技术介绍
1、混凝土墩体作为典型的反登陆障碍物的基座，一般放置于滩头等便于登陆的地段，以阻碍或延缓敌方兵力登陆，是登陆作战中重点打击的目标之一。由于该类目标体积大，强度高，一般杀爆类弹药很难对其造成有效毁伤，而聚能装药形成的侵彻体(如jet、jpc或efp)是毁伤混凝土墩体的重要破障手段。在军事应用领域，对混凝土墩体的有效打击能大大缩短破障时间，提高破障效率，因此研究混凝土墩体在聚能侵彻体作用下的易损性具有重要意义。
2、自上世纪90年代以来，国内外学者针对聚能侵彻体撞击混凝土靶进行了大量的试验，研究内容多数集中在聚能装药结构对侵彻规律的影响方面。例如，美国lawrencelivermore national laboratory(llnl)的murphy等对聚能射流侵彻混凝土靶的基本原理开展了一系列试验，研究了包括起爆方式、装药口径、炸药种类、药型罩材质、药型罩锥角等因素对混凝土毁伤的影响规律。结果表明：增大药型罩锥角能使侵彻孔径增大，而增加药型罩厚度能有效提高侵彻深度，但侵彻孔径会减小；与铜质药型罩相比，铝质药型罩形成的射流侵彻混凝土时形成的侵彻孔径更大。王成等系统开展了不同药型罩材料、不同锥角、不同壁厚的聚能装药结构在不同炸高下侵彻混凝土板的试验，得到了上述结构参数对漏斗坑直径、侵彻孔洞直径、漏斗坑深度以及侵彻深度等影响规律。hu等开展了efp侵彻混凝土靶板的试验，研究了药型罩材料、炸药类型、混凝土类型和靶板类型(间隔靶和整体靶)
3、由于混凝土是一种复杂的多相材料，聚能装药爆炸形成的侵彻体在混凝土中的侵彻是瞬态、复杂的非线性力学过程，涉及的塑性流动、硬化软化、损伤断裂、应变率效应等多方面的材料行为可以通过数值计算辅助研究。resnyansky等对聚能射流侵彻混凝土的过程进行了数值模拟研究，并对murphy的试验进行了计算验证，计算结果与试验的结果基本一致。当混凝土的应力状态为压缩主导时，hjc模型能较好描述混凝土的力学响应。但由于模型描述拉伸损伤和应变软化的不足，hjc模型较难模拟以拉伸为主导的混凝土开坑现象。kong等在原始的hjc模型中引入了修正后的屈服面、应变率效应、拉伸损伤等特性，得到了改进后的hjc模型。hu等利用该模型模拟了efp侵彻混凝土墩体的过程，发现两种hjc模型得到的穿深基本一致，与试验结果吻合良好，利用改进hjc模型计算得到的混凝土开坑尺寸和崩落破坏更接近试验结果。
4、聚能装药作用下，混凝土与金属的损伤机理不同。混凝土的侵彻理论至今还不是很完善。murphy认为射流侵彻混凝土形成的容积(v)与射流的能量(e)成正比。在射流速度和能量已知的条件下，根据伯努利方程可以得到射流的侵彻速度，按照e/v＝const的原则可以得到侵彻孔的直径。szendrei分析了射流超高速侵彻混凝土靶时轴向侵彻和径向扩孔之间的关系。根据e/v＝const原则，该比值与靶板强度、射流和混凝土的密度有关。miller认为射流径向扩孔由克服靶板阻力而形成的孔径和材料惯性膨胀形成的孔径两部分组成，由此得到侵彻孔径的计算公式。但是上述的研究并没有考虑射流侵彻和扩孔过程中混凝土可压缩性的影响。聚能射流侵彻混凝土的试验结果表明，当侵彻速度大于材料声速时，侵彻孔径并不与射流直径和速度成正比，因此在建立聚能射流侵彻混凝土扩孔的计算公式时，需要考虑混凝土中冲击波的影响。肖强强等得到了超声速侵彻混凝土类目标时聚能射流轴向侵彻速度和侵彻孔直径的关系表达式，结合亚声速侵彻时的a-t方程和szendrei/held方程，计算得到了聚能射流对混凝土类目标的侵彻孔形。潘绪超利用理想流体力学模型，建立了jpc侵彻混凝土的理论方程，计算分析了jpc头部速度、头尾直径和炸高等参数对侵彻深度及孔形的影响；利用质量和动量守恒，考虑jpc头尾形状影响因素，修正了jpc侵彻混凝土的工程计算模型，计算分析了jpc头尾部直径对侵彻深度的影响。zhu等将聚能射流对混凝土目标的侵彻过程划分为四个阶段，结合流体动力学理论和侵彻阻抗模型建立了聚能射流对典型高强度混凝土的轴向侵彻模型。在四个阶段轴向侵彻方程的基础上，结合szendrei/held孔径增长速度变化理论和两阶段孔径增长理论，建立了聚能射流对典型高强度混凝土的径向扩孔模型，理论计算结果与试验吻合较好，而szendrei/held理论的预测值明显偏小。
5、以上学者的研究主要集中在聚能侵彻体对混凝土材料的侵彻行为方面，未量涉及混凝土墩体易损性的研究，也未考虑装药类型、交会条件等因素的影响。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种聚能侵彻体作用下轨条砦基座的易损性分析方法。本专利技术根据混凝土墩体结构的特点，采用试验和数值仿真相结合的方法，研究了efp和jpc对混凝土墩体的毁伤情况，得到了混凝土墩体的毁伤准则，在此基础上构建混凝土墩体在efp和jpc两种聚能侵彻体作用下的易损性表征和评估方法。研究成果可应用于破障弹药的效能评估优化设计及战场使用。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其具体步骤为：
3、步骤1：对目标混凝土墩体进行结构分析和对弹目交会条件的表征；
4、步骤2：根据混凝土墩体被破坏后的障碍能力，使用被破坏后混凝土的残余高度表征被破坏后混凝土墩体的毁伤等级；
5、步骤3：通过仿真分析或试验的方式，研究不同聚能侵彻体以不同的方向打击混凝土墩体不同位置时混凝土墩体的动态响应，进而得到不同聚能侵彻体、不同打击方向，不同作用位置时聚能侵彻体对混凝土墩体的残余高度数据；
6、步骤4：根据混凝土墩体的残余高度数据，得到混凝土墩体不同毁伤级别的等毁伤曲线；
7、步骤5：根据等毁伤曲线，通过毁伤概率计算函数，得到不同打击方向、打击不同位置时各级别毁伤的易损面积；
8、步骤6：通过比较不同工况条件下的易损面积大小，即可判断和选择合适的打击工况。
9、进一步地，步骤1中，具体包括：
10、步骤1.1：混凝土墩体为正四棱台结构，并参考gjb 6626-2008《轨条砦规范》进行设计；
11、步骤1.2：弹目交会条件的表征；弹药对混凝土墩体的毁伤程度与弹药的打击方向及命中位置有关，为了表征弹目的交会关系，以墩体底面中心为原点o，底面为xoy平面，垂直底面向上为z轴正方向，建立坐标系，用方位角ξ和高低角φ表示聚能侵彻体的打击方向(φ，ξ)，其中高低角φ为聚能装药轴线与xoy面之间的夹角，方位角本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，其具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，步骤1中，具体包括：
3.根据权利要求1所述的聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，步骤2中，被破坏后混凝土墩体的毁伤等级定义如下：
4.根据权利要求3所述的聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，分别为β0＝0.875、β1＝0.75和β2＝0.5；在当hc＝0.8m时，得到判断混凝土墩体是否达到重度毁伤的临界最大残余高度为得到判断混凝土墩体是否达到中度毁伤的临界最大残余高度，记为如果混凝土墩体的最大残余高度大于0.7m，认为无毁伤。
5.根据权利要求1所述的聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，步骤3中，聚能侵彻体分别为：JPC和EFP两种聚能侵彻体。
6.根据权利要求5所述的聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，步骤3中，针对混凝土墩体顶面，选择的打击方向为(90°,0°)；针对混凝土墩体侧面，选择的
7.根据权利要求6所述的聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，步骤3中，混凝土墩体顶面分别选取7个典型位置、在混凝土侧面选取6个典型位置。
8.根据权利要求1所述的聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，步骤5中具体包括：
...【技术特征摘要】
1.一种聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，其具体步骤为：
2.根据权利要求1所述的聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，步骤1中，具体包括：
3.根据权利要求1所述的聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，步骤2中，被破坏后混凝土墩体的毁伤等级定义如下：
4.根据权利要求3所述的聚能侵彻体作用下混凝土墩体易损性分析方法，其特征在于，分别为β0＝0.875、β1＝0.75和β2＝0.5；在当hc＝0.8m时，得到判断混凝土墩体是否达到重度毁伤的临界最大残余高度为得到判断混凝土墩体是否达到中度毁伤的临界最大残余高度，记为如果混凝土墩体的最大残余高度大于0.7m，认为无毁伤。
【专利技术属性】
技术研发人员：李向东，马世鑫，周兰伟，纪杨子燚，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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