三明治結(jié)構(gòu)背板對(duì)陶瓷復(fù)合裝甲的抗彈影響與仿真研究.pdf

1、抗子彈高速侵徹的防護(hù)裝甲研究成為近年來(lái)現(xiàn)代軍事、國(guó)防領(lǐng)域中的熱點(diǎn)課題，然而如何在提高裝甲防護(hù)能力的同時(shí)，減輕裝備重量提高其機(jī)動(dòng)性能，則成為裝甲防護(hù)研究中的一個(gè)重要研究的目標(biāo)。本論文通過12.7 mm穿甲燃燒彈垂直撞擊陶瓷復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)，研究穿燃彈的侵徹過程和裝甲結(jié)構(gòu)的抗彈損傷機(jī)理，旨在提高裝甲的防護(hù)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)裝甲的輕量化設(shè)計(jì)。
　　本文創(chuàng)新性的采用硅橡膠固化密排排列的陶瓷柱顆粒方式制備陶瓷柱板，結(jié)合三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)背板制備成新型

2、裝甲材料，通過12.7 mm穿燃彈垂直撞擊實(shí)驗(yàn)揭示了陶瓷柱的抗彈機(jī)理和應(yīng)力波的傳播耗能機(jī)制，與陶瓷整板相比，不僅減小了抗彈單元面積，而且可以通過在局部損傷區(qū)域填充新的陶瓷柱實(shí)現(xiàn)快速現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的效果。依據(jù)GJB/59.18-1988的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)五組陶瓷復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)進(jìn)行12.7 mm穿燃彈在818 m/s速度下的垂直撞擊實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)比分析各結(jié)構(gòu)下的裝甲材料破壞結(jié)果，Al2O3陶瓷柱層/TC4/UHMWPE/TC4的損傷情況最低，面密度僅為8

3、3.0 kg/m2，防護(hù)系數(shù)高達(dá)2.98，實(shí)現(xiàn)了有效抵抗彈丸沖擊下的輕質(zhì)高強(qiáng)效果。
　　另外，本文采用有限元軟件ABAQUS/Explicit構(gòu)建了裝甲結(jié)構(gòu)的仿真模型，通過對(duì)后處理結(jié)果的應(yīng)力云圖、子彈速度變化、各層吸能情況的分析，對(duì)比研究了在相同材料和厚度情況下，不同三明治結(jié)構(gòu)背板對(duì)裝甲抗彈性能的影響機(jī)理；同時(shí)對(duì)比研究了在相同面密度情況下，防護(hù)層（背板第三層）材料對(duì)侵徹結(jié)果的影響機(jī)制。結(jié)果表明，TC4/UHMWPE/TC4的三明治

4、結(jié)構(gòu)背板對(duì)抗彈性能起到了很好的抵抗作用，中間層UHMWPE對(duì)其上下兩層TC4起到了能量平衡及緩沖的作用，并進(jìn)一步闡述了背板材料中第三層TC4材料對(duì)第一層的支撐作用。
　　陶瓷柱顆粒的排列方式?jīng)Q定了彈丸對(duì)陶瓷柱沖擊的位置可以分為三種工況，實(shí)驗(yàn)過程中無(wú)法準(zhǔn)確確定彈丸撞擊的具體位置，仍需借助模擬手段分析。模擬結(jié)果表明，在沖擊陶瓷柱階段會(huì)發(fā)生整體破碎（工況1）或部分破碎（工況2和3）的情況，然而陶瓷柱部分破碎情況下，接觸了較多數(shù)量的陶瓷柱