本文關(guān)鍵詞：層合結(jié)構(gòu)復(fù)合材料抗彈機理研究及模擬仿真

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【摘要】：現(xiàn)代戰(zhàn)爭對航空裝甲提出了極為嚴苛的要求,不僅要保證裝甲的防護性能,還要最大限度的減輕裝甲重量。層合裝甲是將多種具有優(yōu)異防護性能的材料進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化配置并通過粘結(jié)等連接方式復(fù)合而成。本論文設(shè)計并制備了一種能抵抗多發(fā)彈侵徹的輕質(zhì)層合結(jié)構(gòu)復(fù)合材料,即層合裝甲。重點研究了12.7mm穿甲彈侵徹層合裝甲的過程和及其損傷機理,并模擬仿真了彈體侵徹過程。本論文主要研究內(nèi)容為:(1)基于對防彈陶瓷、金屬裝甲和高性能纖維增強基體復(fù)合材料等材料防護性能的理解,選用Al2O3陶瓷、TC4鈦合金和超高分子量聚乙烯纖維復(fù)合材料(UHMWPE)成功制備了兩組Al2O3陶瓷柱面板層/TC4/UHMWPE/TC4層合裝甲,其面密度分別為8.75g/cm2和9.575 g/cm2,面密度相比常見金屬裝甲和陶瓷/金屬層合裝甲有了極大的減小。(2)根據(jù)國軍標GJB 59.18-1988,使用12.7mm穿甲彈對層合裝甲進行了射擊實驗。根據(jù)各層材料的損傷模式,分析了陶瓷柱的破碎耗能機理、UHMWPE板的抗彈吸能機理和TC4板的絕熱剪切沖塞破壞機制,并根據(jù)背板層TC4板的破損程度對裝甲進行了防護等級評定。(3)采用有限元軟件,分別模擬了彈體侵徹一顆陶瓷柱、兩顆陶瓷柱和三顆陶瓷的情況,對比實驗和模擬發(fā)現(xiàn)各層材料毀傷特征基本吻合,模擬表明彈體侵徹不同區(qū)域時,裝甲防護性能差別不大而且陶瓷柱面板層損傷區(qū)域主要集中在彈著點附近,陶瓷柱連接形態(tài)成功解決了面板層防護性能一致性問題。
【關(guān)鍵詞】：層合裝甲 模擬仿真 動力學分析 陶瓷柱 抗彈吸能機理
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TJ410;V259
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 國內(nèi)外層合裝甲研究現(xiàn)狀13-22
• 1.2.1 非金屬/非金屬層合裝甲14-15
• 1.2.2 陶瓷/金屬層合裝甲15-18
• 1.2.3 蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)層合裝甲18-20
• 1.2.4 陶瓷單元復(fù)合面板層合裝甲20-22
• 1.3 存在問題22
• 1.4 本課題的研究目的和意義22-23
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容23-24
• 第二章 層合裝甲彈道實驗24-42
• 2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計24
• 2.2 選材依據(jù)24-27
• 2.2.1 陶瓷選材依據(jù)24-25
• 2.2.2 金屬背板選材依據(jù)25-26
• 2.2.3 高性能纖維復(fù)合材料選材依據(jù)26
• 2.2.4 粘結(jié)劑選材依據(jù)26-27
• 2.3 制備過程27-29
• 2.4 層合裝甲實驗表征29-31
• 2.5 實驗結(jié)果與抗彈機理分析31-41
• 2.5.1 陶瓷柱破壞現(xiàn)象分析及機理研究31-34
• 2.5.2 TC4破壞現(xiàn)象分析及機理研究34-37
• 2.5.3 UHMWPE破壞現(xiàn)象分析及機理研究37-39
• 2.5.4 防護等級評定39-41
• 2.6 本章小結(jié)41-42
• 第三章 層合裝甲抗彈數(shù)值模擬42-71
• 3.1 有限元軟件分析流程42-43
• 3.2 材料模型43-48
• 3.2.1 Johnson-Cook模型43-44
• 3.2.2 Enhanced-Composite-Damage模型44-45
• 3.2.3 Johnson-Holmquist-Ceramics模型45-48
• 3.3 前處理48-54
• 3.3.1 自封閉單位制48
• 3.3.2 彈體有限元模型48-49
• 3.3.3 TC4板有限元模型49-50
• 3.3.4 UHMWPE板有限元模型50-52
• 3.3.5 陶瓷柱SPH模型52-54
• 3.4 后處理54-70
• 3.4.1 模型可靠性分析54-57
• 3.4.2 T1組裝甲侵徹過程57-63
• 3.4.3 T2組裝甲侵徹過程63-64
• 3.4.4 各層材料的耗能情況64
• 3.4.5 陶瓷柱面板層侵徹階段分析64-66
• 3.4.6 支撐層TC4板侵徹階段分析66-68
• 3.4.7 UHMWPE板侵徹階段分析68-70
• 3.5 本章小結(jié)70-71
• 第四章 結(jié)論和展望71-73
• 4.1 結(jié)論71-72
• 4.2 未來工作展望72-73
• 參考文獻73-78
• 致謝78-79
• 在學期間發(fā)表的學術(shù)論文79

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本文編號：720601