在進(jìn)行裝甲防護(hù)材料的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中,裝甲防護(hù)材料的防護(hù)性能是一項(xiàng)重要指標(biāo)。目前,裝甲防護(hù)材料的防護(hù)性能的測試主要是通過打靶實(shí)驗(yàn),用子彈撞擊裝甲防護(hù)材料,然后按照國家標(biāo)準(zhǔn)對打靶后的材料采用手工測量并記錄彈孔深度和裂紋直徑的方法來評價裝甲防護(hù)材料,是一種定性評價。傳統(tǒng)的檢測方法測出的數(shù)據(jù)只能大致定性的反映裝甲材料的防護(hù)性能,不能進(jìn)行定量分析。現(xiàn)有的測試方法還不能滿足科研和實(shí)際開發(fā)產(chǎn)品的需要。因此,提出了一種定量評價裝甲防護(hù)材料的防護(hù)性能的檢測方法,并設(shè)計(jì)了一套子彈沖量檢測系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)采用測量子彈撞擊裝甲防護(hù)材料沖擊力,記錄沖擊力變化過程并計(jì)算出沖量的方法,用最大沖擊力和沖量可以定量分析裝甲防護(hù)材料的防護(hù)性能。通過ANSYS有限元仿真來模擬子彈撞擊裝甲防護(hù)材料的過程。采用有限元軟件對裝甲防護(hù)材料的侵徹過程進(jìn)行了分析,非常直觀地得到靶板在高速碰撞下的被破壞情況。有限元仿真得到的侵徹過程加速度曲線可以為沖擊力傳感器的頻率確定提供依據(jù)。結(jié)合侵徹過程加速度曲線對子彈沖量檢測系統(tǒng)中的關(guān)鍵參數(shù)（沖擊力傳感器的固有頻率）進(jìn)行了推導(dǎo)。設(shè)計(jì)了子彈沖量檢測系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu),用圖形化編程語... 

【文章來源】：中國計(jì)量大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鈉玻璃和高硼玻璃打靶情況對比圖

圖 1.2 分離式霍普金森桿實(shí)驗(yàn)裝置分離式霍普金森桿(SHPB)實(shí)驗(yàn)裝置是一種有效而又可靠的研究各種材料力學(xué)特性的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。因而，在幾乎所有的固體材料研究文獻(xiàn)中都可以看用 SHPB 實(shí)驗(yàn)技術(shù)來研究其動態(tài)特性曲線。但是 SHPB 實(shí)驗(yàn)技術(shù)在實(shí)際使時候也有一些注意事項(xiàng)。首先，SHPB 實(shí)驗(yàn)技術(shù)需要滿足兩個基本假設(shè)，即應(yīng)力波假設(shè)和測試樣品內(nèi)部應(yīng)力均勻分布假設(shè)。在實(shí)驗(yàn)過程中認(rèn)為測試樣受到一維線彈性應(yīng)力波加載，而二維彌散效應(yīng)可以忽略，同時要求測試樣身的致密度是均勻分布的，忽略樣品的慣性效應(yīng)。這兩個假設(shè)實(shí)際上就限 SHPB 實(shí)驗(yàn)技術(shù)的使用范圍，而最近幾年層出不窮的新型材料也給 SHPB技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。其次，在使用分離式霍普金森桿時，需要輕氣炮、應(yīng)變儀價昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。因而，SHPB 實(shí)驗(yàn)技術(shù)無法推廣到實(shí)際的靶場。再次分離式霍普金森桿本身結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的幾何彌散效應(yīng)、摩擦效應(yīng)和波動效應(yīng)，對所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用數(shù)值方法進(jìn)行調(diào)整或者采用 Pochhammer-Chree 一論結(jié)合傅里葉波譜分析方法修正實(shí)驗(yàn)結(jié)果。另外，SHPB 實(shí)驗(yàn)最終得到的動

圖 3.3 材料模型定義對話框子彈和靶材料模型的主要參數(shù)如下：子彈密度取 8.96，彈性模量取 1.17，泊松比取 0.35。靶材料密度取 2.45，彈性模量取 2，泊松比取 0.32。其他相關(guān)的材料參數(shù)主要參考文獻(xiàn)[64,65]。需要注意的是在 ANSYS 軟件中設(shè)置材料參數(shù)的時候要注意單位統(tǒng)一，ANSYS 軟件默認(rèn)單位采用 g-cm- ě單位制。在子彈和靶板的幾何模型中，對子彈的幾何模型進(jìn)行了簡化。這里把彈頭形狀設(shè)置為頭部為半球形的圓柱金屬彈丸，彈頭半徑 1.3cm，子彈長度 3.9cm 子彈的幾何模型如圖3.4所示。靶板材料的尺寸為24cm×24cm×0.9cm。子彈的初速度設(shè)置為800m/s。這里只考慮彈頭垂直侵徹靶板的情況，設(shè)置子彈垂直撞擊靶板材料（-Z 方向）。子彈垂直撞擊靶板材料后，靶板材料無論是防護(hù)有效還是防護(hù)失效，子彈最終運(yùn)動的方向還不能完全確定，因此，不能完全約束 X 和 Y 方向的運(yùn)動。這里根據(jù)實(shí)際打靶中子彈和靶板材料均發(fā)生形變的情況，而且子彈的形變不可忽略，所以把子彈設(shè)置成為柔性體，不能設(shè)置為剛體。由于子彈和靶板都是軸對稱結(jié)構(gòu)，為了減少 CPU 的計(jì)算量，提高仿真的效率，因此在使用 ANSYS/LS-DYNA

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]霍普金森桿實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)[D]. 許全東.中北大學(xué) 2016
[2]彈體侵徹靶板過程中彈體溫度場數(shù)值模擬研究[D]. 趙奇.中北大學(xué) 2016
[3]高速深侵徹過程測試關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 王建坤.中北大學(xué) 2015
[4]復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)非局部漸進(jìn)失效建模與有限元分析[D]. 楊宇航.浙江大學(xué) 2015
[5]彈體入射陶瓷復(fù)合靶板毀傷效應(yīng)研究[D]. 宋健.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[6]穿甲子彈偏心入射陶瓷復(fù)合靶板的侵徹機(jī)理研究[D]. 申志強(qiáng).國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



本文編號：2991871