为什么美国的巨型钻地弹被吹的那么厉害?
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发布时间：2024-10-23 22:35
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时间：2024-11-06 06:06
早在2017年，国内学者张文华教授针对混凝土防护问题提出了解决方案。
中国实行积极防御的国防战略，未来战争以防御为主。防护工程作为防御体系的关键部分，其防护能力对至关重要。科技进步与信息技术广泛应用，使得武器杀伤力显著增强，现代战争中涌现了大量高精度、高破坏性的高科技武器，如西方国家研发的巨型钻地弹，长度达6米，重约13.6吨，内部装药重达2.3吨，能穿透60米厚的C35钢筋混凝土或40米厚的中等硬度岩石。现有的防护工程多使用普通强度混凝土，对于抵御此类武器防御能力有限，对我国地下防护工程及其内部人员和设备构成严重威胁。因此，研发具有极高力学性能的新型防护工程材料，升级我国现有军事防护工程，是紧迫任务。
超高性能混凝土(UHPC)是一种新型建筑材料，通过添加高效减水剂实现极低水胶比，去除粗集料并加入活性矿物掺合料、微细集料提高密实度，加入微细钢纤维增强韧性，在高温条件下养护制成。硬化后的UHPC具有超高强度、超高韧性和极高抗力，高耐久性，是提高防护工程抗打击能力的理想材料。研究UHPC的抗侵彻能力对我国国防安全具有重要意义。
目前，UHPC研究主要集中在材料设计、制备和静态力学性能，包括赖建中等人对不同钢纤维掺量UHPC的层裂试验和爆炸试验，张云升等人、焦楚杰等人、戎志丹等人在标准养护条件下制备200MPa的UHPC，研究应变率和纤维掺量对材料动态性能的影响。然而，UHPC实弹侵彻试验研究相对有限，抗侵彻性能规律了解不足。为获得高抗压强度，UHPC传统做法是采用高压成型、高温养护等特殊工艺，了UHPC的应用范围。本文通过合理搭配不同粒径、活性的矿物掺合料，实现最大密实度，发挥各自成分活性，制备出抗压强度达180MPa的UHPC，摒弃传统热压成型工艺，只需常规搅拌设备和自然养护即可。
试验使用Q-25型弹道滑膛炮发射新型缩比钻地弹，弹体材料为DT300高强度合金钢，抗拉强度1810MPa，内部装填高分子惰性材料，直径25mm，长径比6，弹壳壁厚与弹径比0.15，弹体质量约340g。弹体强度高、抗变形能力强，在试验中保持较好完整性，视为刚体。试验设计弹体速度为500m/s至850m/s，主要研究UHPC在高速侵彻范围内的损伤破坏机理。
研究
(1)UHPC相比普通混凝土，具有优越的抗侵彻能力，能有效减少弹体对靶体的损伤，减小侵彻深度，弹坑深度与直径。
(2)UHPC能显著降低侵彻造成的裂缝数量和宽度，有助于维持靶体完整性，对防护工程内部人员和设备安全有重要意义。
(3)利用LS-DYNA软件对弹体侵彻过程进行数值模拟，确定混凝土材料HJC模型的关键参数，为其他学者研究UHPC侵彻或爆炸行为提供参考。
(4)模拟结果与实测数据接近，参数选取合理；数值仿真真实再现弹体侵彻过程，获得弹体侵入深度、速度、加速度随时间变化的参数，为分析UHPC抗弹体侵彻机理提供详实数据。
国家对高性能混凝土领域持续关注与投入，提前布局，国内学者在该领域研究处于领先水平。欢迎读者下载论文深入阅读。
