弹丸高速撞击下玻璃复合装甲的损伤机理

玻璃叠层复合装甲具有良好的透光性和抗冲击性能,广泛应用于军事和民用防护领域。由于玻璃容易发生失效或破碎,为了获得靶板的冲击损伤机制,开展了钢球高速撞击下的试验和数值模拟研究。结果表明,在第1层玻璃破碎锥和应力波传播的作用下,第2层玻璃破碎锥体积和整体损伤面积显著大于第1层玻璃。弹丸高速撞击下,玻璃层形成了大量径向和环向裂纹,其中,在Rayleigh波作用下形成的环向裂纹可以阻止径向裂纹传播造成的次生裂纹扩展。根据损伤程度不同,玻璃层分为粉末区、小尺寸碎片区、大尺寸碎片区和径向裂纹区。受应力波传播、靶板弯曲变形以及破碎玻璃的体积膨胀共同作用,玻璃层沿厚度方向出现了竖向裂纹和平行破碎锥面的斜向裂纹。玻璃之间聚氨酯黏结层可造成竖向裂纹偏转,在一定程度上阻碍了裂纹沿厚度方向传播。玻璃/聚氨酯/聚碳酸酯之间,受介质波阻抗不同,导致界面的剪切波作用,胶层出现了局部分层现象。聚碳酸酯依靠自身的塑性变形聚集了破碎装玻璃颗粒,形成了局部高应力状态区域,完成了对弹丸的持续阻碍作用。因此,聚氨酯胶层的变形主要为破碎锥对其直接剪切作用所致。

一种基于虚拟现实技术研发的装甲车辆乘员训练系统

利用虚拟现实技术对军队进行训练,可以说是当代虚拟现实技术应用领域的重大突破和关键技术之一,将这些技术装备融入部队的基本训练中,以一种低成本的方式让部队官兵快速适应新兴技术装备。针对传统实车训练开销大、训练步骤复杂的特点,提出了将这一新兴技术结合现代军队装备建设成果,在系统中还原或添加部队最新服役的技术装备,重新设计一款结合虚拟现实技术训练设备的设想。首先分析了国内外现有的装甲车辆模拟训练系统的性能特点,然后根据实际应用提出了制作相关系统时需要解决的关键问题,并同时给出了该系统在民用方面的部分用途。

装甲防护技术发展与展望

在当今的战争场景下,先进武器系统的迅猛发展和复杂多样的作战环境对装甲防护技术提出了前所未有的挑战。本研究回顾了国内外在装甲防护领域的发展轨迹与现状,特别是针对目前广泛采用的格栅装甲、爆炸反应装甲以及面向未来战场需求的电磁装甲技术,分析了现行装甲防护体系存在的局限性及其潜在的改进空间。鉴于未来战争的可能走向,本文提出了装甲防护技术的新发展战略,包括向着更高的性能水准、轻量化与机动性、模块化设计,以及跨领域综合化等关键方向迈进。

复合装甲防护材料对其抗弹性能影响研究

目的复合装甲防护材料是影响其抗弹效应的重要影响因素,合理应用防护材料可在质量、尺寸等约束条件限制下,大幅度提高复合装甲的抗弹能力。方法针对装甲车辆不同角度的防护需求,通过建立不同防护材料组成的复合装甲仿真模型,研究其在不同角度下抗弹性能,并通过靶试试验验证模型的有效性。结果在100 mm、防54式12.7 mm穿甲燃烧弹,陶瓷复合装甲抗弹性能随着入射角的增大先高于钛合金复合装甲,后逐渐下降,当入射角达到45°时,陶瓷复合板的抗弹性能接近于钛合金复合板,随着角度的继续增大,钛合金复合板的抗弹性能逐渐优于陶瓷复合板。结论通过在100 m射距、48°法线角下的陶瓷及钛合金防护复合装甲靶试试验,验证所建立仿真模型的有效性,进而后续复合装甲抗弹性能设计研究,可基于仿真模型确立最优包装材料及其结构,减少靶试试验,提高设计效率及增加经济效应。

高强度船用钢抗活性破片毁伤装甲防护试验

[目的]旨在研究活性破片侵爆作用与惰性破片侵彻作用下10 mm厚高强度船用钢的失效机制及其防护性能的差异。[方法]采用12.7 mm弹道枪加载圆柱形破片高速撞击船用钢靶板试验方法,将两种密度相近且质量相同的活性复合破片、惰性钢质破片分别与高强度船用钢板的弹靶作用,分析其作用情况。主要包括破片损伤机制、靶板失效模式及能量释放与吸收特性,得到船用钢靶板在不同破片毁伤作用下的海军标准弹道极限V50。[结果]结果表明:高强度船用钢抗惰性破片与活性破片的弹道极限V50分别为807和874 m/s,活性破片穿透能力低于惰性破片,但扩孔能力高于惰性破片,活性破片冲击过程伴随有强烈的火光覆盖,其侵爆毁伤能量整体高于惰性破片单一侵彻动能。[结论]试验研究结果能够为舰船防护结构设计与活性毁伤技术应用提供一定的数据支撑与指导。

焊丝成分对超高强装甲钢焊接接头组织与性能的影响

利用气体保护电弧焊工艺完成了4.5 mm和9.0 mm超高强装甲钢的焊接,研究了焊丝(MG70S-6和ER307Si焊丝)成分对接头组织与性能的影响,通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)等表征方法对焊接接头各区域进行微观组织和物相结构的分析,并测试了接头的硬度分布、拉伸性能和冲击韧性。结果表明,焊接接头成形质量良好,无明显未熔合、气孔、裂纹等缺陷,焊缝区组织为片状马氏体、针状铁素体和少量粒状贝氏体,完全淬火区组织为马氏体和贝氏体,不完全淬火区组织为马氏体和铁素体,回火区析出网状渗碳体。焊接接头的热影响区软化现象较为明显,接头难以达到与母材等强,断裂主要发生在焊缝区,呈现出脆性断裂特征。采用ER307Si焊丝焊接的9.0 mm装甲钢接头的焊缝室温冲击功达到94 J,完全满足使用要求。

一种基于光电自准直法的装甲战车原位校炮系统

为了解决当前装甲战车校炮时空受限、精度低、过程复杂、无法现场原位校炮等问题,提出了一种基于光电自准直法的装甲战车原位校炮系统。基于镜炮一致性原理,设计校炮装置的机械结构;构建平行光管及其内部光路结构,利用光学自准直原理实现模拟无穷远处虚拟靶标;建立校炮装置的误差模型,通过对误差模型进行分析与合成以评定校炮装置参数的精确性,确定装置允许的最大误差值;通过实验对系统性能进行了实际测试与验证。结果表明:利用所设计的误差模型,其校准误差最大不超过传统校炮方式的60%,且时间缩短了一半以上,符合设计要求,具有较强的稳定性。装甲战车原位校炮系统可应用于装甲战车校炮工作,提高校炮的效率及精度、实现现场原位校准,为装甲战车校炮提供了一种新方法、新思路。

反装甲导弹导引头抗干扰能力与关键技术发展

针对反装甲导弹面临的复杂战场环境、多样化作战目标和复杂干扰环境,分析其抗干扰能力和关键技术需求。分析反装甲导弹导引头面临的干扰威胁、抗干扰特点和不足,以科学高效提升反装甲导弹导引头抗干扰能力为目标,给出相关措施与建议。结果表明,该分析可为提升反装甲导引头抗干扰能力提供参考。

抗半速12.7mm穿甲燃烧弹陶瓷装甲数值模拟与试验研究

为了研究半速12.7 mm穿甲燃烧弹侵彻条件下,陶瓷横向尺寸对其抗弹性能的影响规律以及陶瓷抗弹性能对支撑条件的响应,同时探究可实现有效防护的复合装甲结构,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对弹体侵彻陶瓷复合装甲的过程进行数值模拟,并进行靶试试验验证。结果表明:随着陶瓷横向尺寸增大,其消耗弹体能量比例不断增加,当陶瓷尺寸增大至6倍弹径时,其消耗弹体能量比例基本稳定;陶瓷抗弹性能与其支撑条件相关,碳纤维对陶瓷的支撑作用大于PE对陶瓷的支撑作用;12 mm碳化硅+3 mm碳纤维+12 mm PE组成的陶瓷复合装甲可实现抗半速12.7 mm穿甲燃烧弹的有效防护。数值模拟分析结果和试验结果吻合良好,说明了数值模拟方法的正确性和模拟结果的有效性。

装甲钢低相变点马氏体焊缝金属韧性劣化及其控制

综述了装甲钢低相变点马氏体焊缝金属韧性劣化及其控制。结果表明,低相变点马氏体焊缝金属常温冲击韧性低于母材的韧性劣化或韧性不稳定现象,与不同焊接方法所形成的马氏体焊缝显微组织及其含氧量的差异密切相关。降低焊缝马氏体相变温度的相关化学元素和成分含量在一定程度上有利于改善焊缝韧性,但焊缝化学成分并不是影响焊缝韧性的唯一因素。GTAW试样比GMAW试样焊缝冲击韧性高,焊缝中的含氧量是焊缝冲击韧性提高的内在因素。以形成低相变点马氏体组织为目标焊缝化学成分的控制和以焊缝中氧含量极低焊接方法的选用原则,是控制装甲钢焊缝韧性的有效途径。

高速动能弹撞击装甲结构引起的螺栓连接失效及部件过载损伤研究

目的 验证和揭示高速动能弹对装甲结构的损伤机理。方法 聚焦高速动能弹打击装甲目标时,弹道冲击造成的靶标结构连接失效及部件过载损伤这2种损伤效应,以典型螺栓连接为研究对象,采用高速球形弹丸撞击螺栓连接结构的小尺寸试验对数值模拟方法和材料模型参数进行校验。在此基础上,采用数值模拟和冲击响应谱分析方法对高速动能弹打击全尺寸坦克进行模拟分析,获得撞击过程螺栓连接失效特征、主要影响因素及坦克典型位置部件的冲击加速度曲线和冲击响应谱曲线。结果 在小尺寸试验中,动能输入为0.042MJ时,螺栓连接未发生失效;但25.6MJ动能输入全尺寸坦克时,螺栓发生断裂而使连接失效。数值模拟结果揭示了螺栓发生断裂的主要原因。结论 输入动能大小、连接螺栓直径、模拟设备部件质量和撞击位置为螺栓是否断裂的主要影响因素。坦克某些位置的冲击响应谱曲线高于军用标准给出的临界曲线的下限甚至上限,表明这些位置的部件因高过载损伤导致失效的概率较高。

反应装甲与陶瓷复合装甲集成技术研究探讨

为了得到抗弹性能较好的装甲,将反应装甲与陶瓷复合装甲集成。由长杆弹侵彻复合装甲的理论和撞击反应装甲时的动量定理,得出计算模型。据此模型进行了侵彻深度的数值计算,并证明相同面密度的集成装甲的抗弹性能明显优于陶瓷复合装甲。根据此计算模型对集成装甲进行优化设计,以得到较轻和抗弹性能较好的装甲。

三层组合陶瓷复合装甲的抗侵彻性能及其损伤机制

为了研究相同面密度下Kevlar/SiC-TC4-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合靶板的复合结构参数对其抗弹性能的影响和失效机理,选用4组不同厚度组合的靶板试样,并使用12.7 mm穿燃弹以相同着靶速度(488 m/s)进行弹道冲击实验。使用扫描电子显微镜(SEM)研究复合装甲板在弹道侵彻下的损伤模式。实验结果表明:在所述实验条件下8 mm+2 mm+10 mm厚度组合的Kevlar/SiC-TC4-UHMWPE复合靶板是最佳的抗侵彻工程应用结构;在同等面密度条件下,将1 mm厚陶瓷替换成同等面密度的TC4钛合金背板(约0.5 mm厚)时,复合装甲板的抗弹道侵彻性能提升了约29.69%,可见钛合金的结构参数对复合装甲板抗弹性能的影响权重大于SiC;钛合金背板面密度的增加不仅增强了对陶瓷的支撑作用,而且增加了弹-靶作用时间,提升了复合靶板的整体防护性能;12.7 mm穿燃弹侵彻后复合装甲板的损伤模式包括SiC碎裂、钛合金背板少量隆起变形及十字形拉伸撕裂损伤、UHMWPE层合纤维背板剪切断裂、层间分离和纤维拉伸;在整体复合装甲的设计中,应将高抗剪材料放置在背板的前几层,将高抗拉材料放置在背板后几层,以充分利用每种材料。

装甲防护技术的发展

目的 叙述未来装甲防护技术发展的趋势 .方法 分析、讨论了国内外装甲防护的发展动向和未来的技术要求 .结果 重点指出了反应装甲的发展方向 .结论 提出对抗未来战场威胁 ,需发展具有新思想、新概念的坦克装甲防护技术 .

《代号:装甲》钢铁制霸

CDV的年度重头游戏《代号：装甲》(Codename：Panzers)是由开发过另类即时战略游戏——《猪兔大战》的Stormregion主创，游戏一上市就受到二战迷和即时战略迷的极力推崇。对被朋友们戏称为“战争狂人”的木头来说，此类游戏正是最爱。在全部战役通关后，木头未损一兵一卒，在这里特将钢铁制霸的心得与朋友们分享。

长杆弹侵彻新型复合装甲数值仿真及研究

应用有限元计算程序AUTODYN模拟了由爆炸反应装甲和陶瓷复合装甲组成的新型复合装甲在长杆弹斜侵彻作用下的侵彻过程。根据长杆弹与爆炸反应装甲和陶瓷复合装甲的作用现象,研究了长杆弹对新型复合装甲的侵彻机理以及两者在各时刻的作用规律。所得结论对进行其他复合装甲抗长杆弹侵彻的研究具有一定的参考价值。

强化驻留效应的陶瓷复合装甲抗弹性能

轻强化是防护装甲永恒的追求,通过结构创新设计是实现装甲轻强化的重要手段。本文基于陶瓷驻留效应防护机制,对填充陶瓷进行结构设计从而达到强化驻留效应的目的,有效提高了防护装甲的轻强化,并且探索了结构参数对新型防护装甲防护性能的影响规律。结果表明:新型复合装甲的抗弹机制呈现出驻留效应和厚度效应的顺序耦合;当锥角为60°时,新型防护装甲的驻留效应最大,且随着锥角层高度的增大,驻留效应进一步增大;与传统的陶瓷复合装甲相比,在动能耗散率和弹体剩余速度相当的前提下,新型防护装甲的质量降低了16.7%。

破片侵彻下装甲结构多损伤模式毁伤概率分析

装甲结构在作战环境中暴露在目标外部成为破片首要打击目标,为研究装甲结构在破片打击下造成的多模式损伤,以破片侵彻下的装甲结构作为研究对象,建立一套多损伤模式的毁伤概率计算分析方法。基于LS-DYNA仿真计算分析各个损伤模式并确定阈值点,绘制以速度和角度为二维输入变量的装甲结构损伤仿真相图。基于射线与平面交点计算完成破片与装甲结构交汇问题的求解,将求解结果作为输入变量输入损伤仿真相图,以损伤仿真相图输出结果作为各损伤模式判据,采用Monte Carlo法计算装甲结构在破片侵彻下的各损伤模式的毁伤概率,建立毁伤概率曲线。搭建可视化输出平台,根据实验矩阵计算获得多模式损伤云图。结果表明:破片在以不同速度和不同角度下打击装甲结构会形成跳飞、侵彻、穿透3种结构损伤模式,程序可根据破片不同的打击方式计算各损伤模式下的毁伤概率并输出损伤云图。

装甲车辆大功率电驱动系统传导干扰预测模型构建方法

装甲车辆动力系统大功率电驱动系统中开关模组的高速切换将产生一系列高压瞬态脉冲及宽频谐波干扰,对高度电气化的整车系统构成严峻威胁。针对大功率电驱动系统产生的传导干扰缺乏数字化检测及分析问题,提出一种系统级的传导干扰预测模型构建方法。对电驱动系统各电气部件例如高压电池组、逆变器、负载电机分别独立建模;基于多导体传输线方法,将各模型通过表征系统寄生效应的传输线进行级联,进而构成完整的分布式系统级传导干扰预测模型。通过测试台架对新提出的模型进行精度测试对比验证。对比验证结果表明,新构建的模型在10 kHz~100 MHz频段范围内仿真精度优于8 dB,可为电驱动装甲车辆的电磁兼容正向设计提供有效支撑,具备创新性及实用性。

坦克装甲车辆防护材料的研究现状及发展趋势

对均质装甲钢,复合装甲材料反应装甲,电磁装甲等装机防护材料及技术的研究现状及发展趋势进行阐述,以此来明确今后的研究方向。