為研究鋁合金三角形波紋夾芯板對平頭彈體的抗沖擊性能及損傷特性,利用有限元軟件ABAQUS/Explicit建立彈體沖擊靶板的數(shù)值模擬模型,并結(jié)合實驗驗證了模型及其參數(shù)的有效性。基于數(shù)值計算結(jié)果,分析了三角形波紋夾芯板幾何結(jié)構(gòu)對其防護(hù)性能、失效模式和能量吸收的影響規(guī)律及機(jī)理,并與等面密度單層板進(jìn)行對比分析,研究結(jié)果表明,靶體幾何結(jié)構(gòu)對其抗沖擊性能存在影響,三角形波紋夾芯板抗沖擊性能低于單層板抗沖擊性能。此外,增加芯體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)夾角能顯著提高三角形波紋夾芯板的抗沖擊性能,并且靶板幾何形狀會對其失效模式及耗能特性存在影響。 

【文章來源】：中國機(jī)械工程. 2020,31(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

三角形波紋夾芯板不同部分耗能對比

研究彈靶沖擊損傷特性主要考慮彈道極限速度和失效模式。圖6對比了平頭彈體沖擊靶體試驗與數(shù)值模擬的速度數(shù)據(jù)。經(jīng)過計算,單層板數(shù)值模擬與試驗的彈道極限速度分別為151.0 m/s與144.0 m/s,兩者相差4.8%,三角形波紋板 ( θ=30° ) 數(shù)值模擬與試驗的彈道極限速度分別為123 m/s與115.0 m/s,兩者相差6.9%�？梢园l(fā)現(xiàn),單層板及夾芯板數(shù)值模擬與試驗的初始速度-剩余速度曲線比較吻合,并且曲線變化趨勢一致。此外,通過沖擊試驗發(fā)現(xiàn),單層板彈道極限速度比三角形波紋板彈道極限速度提高22.7%,而數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn),單層板彈道極限速度比三角形波紋板彈道極限速度提高25.2%,兩者之間接近,這也說明了采用合適的數(shù)值模擬模型及參數(shù)可以有效地分析靶體結(jié)構(gòu)對其抗沖擊特性的影響。

數(shù)值模擬與實驗分析的彈靶材料和結(jié)構(gòu)相同,初始撞擊條件也相同。基于有限元軟件ABAQUS/Explicit建立平頭彈體沖擊靶板模型,通過FORTRAN語言進(jìn)行二次開發(fā),編制VUMAT子程序嵌入運算程序中。彈體直徑為12.62 mm,長度為37.8 mm,名義質(zhì)量為34 g,其外形尺寸如圖1所示。三角形波紋夾芯板的幾何外形及尺寸如圖2和表3所示,其中Tt為正面板(迎彈面)厚度,Tc為芯體厚度,Tb為背面板(背彈面)厚度,Hc為芯體高度,θ為芯體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)夾角。三角形波紋夾芯板與單層板的面密度均為16.62 kg/m2。彈體沖擊靶體初始位置在節(jié)點處,如圖3所示。圖2 靶板結(jié)構(gòu)尺寸

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]梯度波紋夾層防護(hù)結(jié)構(gòu)超高速碰撞特性仿真研究[J]. 鄧澤華,郭銳,周昊,唐生勇.  航天器環(huán)境工程. 2018(01)
[2]填充式波紋夾層結(jié)構(gòu)超高速撞擊特性仿真[J]. 周昊,郭銳,南博華,劉榮忠.  國防科技大學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[3]水下沖擊載荷下波紋夾層結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)特性分析[J]. 任鵬,田阿利,張偉.  振動與沖擊. 2016(23)
[4]2A12鋁合金本構(gòu)關(guān)系和失效模型[J]. 張偉,魏剛,肖新科.  兵工學(xué)報. 2013(03)



本文編號：3554740