爆炸载荷下拼接陶瓷板膨胀破碎行为及飞散特性研究

为探究不同形状及尺寸的拼接陶瓷板在爆炸载荷下的膨胀破碎行为及飞散特性,对不同类型陶瓷平板药室的爆轰驱动过程进行了仿真,研究了陶瓷破片的粒径分布规律及陶瓷板不同位置处的破片速度和飞散角变化规律。结果表明:不同类型拼接陶瓷平板的膨胀破碎过程大致相同。拼接陶瓷片数目对陶瓷平板形成的破片数目及质量分布有较大影响,大部分破片对软目标杀伤能力小;陶瓷破片均满足Rosin-Rammler分布且拼接陶瓷片尺寸及形状影响破片的平均特征尺寸系数λ和幂指数系数k。不同类型陶瓷板水平轴向和垂直轴向破片速度变化趋势差异较大,而边缘横向及边缘纵向破片速度变化趋势相同;陶瓷平板不同位置处的破片飞散角均在-1.75~1.75°内变化,因此其杀伤区域有限。

爆轰驱动陶瓷面背板碎裂行为研究

为研究陶瓷平板在爆轰载荷下的碎裂行为,采用AUTODYN软件对其爆轰驱动过程进行了数值计算,通过爆轰波与陶瓷平板的作用过程分析及陶瓷破片的特征尺寸统计,得到了陶瓷平板的裂纹拓展规律及陶瓷破片尺度分布规律。结果表明:不同陶瓷平板药室中爆轰波的传播及其与陶瓷平板的作用过程类似,但陶瓷裂纹拓展及形态不同,无拼接陶瓷平板形成网格化裂纹,而拼接陶瓷平板则呈现环向裂纹及径向裂纹;爆轰载荷下陶瓷平板药室形成的陶瓷破片尺度满足Rosin-Rammler分布模型;不同尺度陶瓷破片质量分布的比重由幂指数系数k决定,陶瓷平板的整体损伤程度可用平均特征尺寸系数λ评判,考虑到陶瓷平板药室的低附带损伤特性,选择小尺寸的陶瓷片进行陶瓷平板拼接较合适,研究结果可为陶瓷平板药室在轻型装甲车辆上的应用提供参考。

多功能含能结构材料冲击压缩特性的理论计算

基于混合物冷能叠加原理,由各组分Hugoniot数据计算了密实材料的冲击压缩特性。再从等压路径出发,结合Wu-Jing模型由热力学关系得到了具有一定孔隙率多功能含能结构材料的冲击压缩特性计算方法。以W/Cu、Al/Ni、Ni/Ti和Al/Fe2O3/epoxy等典型颗粒金属材料及含能金属材料为例,计算了其冲击压缩过程中相关Hugoniot参数。计算结果与已有实验结果吻合较好,多功能含能结构材料冲击压缩特性受材料孔隙率、材料配比等影响明显。

颗粒金属材料冲击压缩细观力学仿真模型生成方法

基于颗粒金属材料细观尺度结构特点,引入颗粒形状、尺寸、位置等控制参数来描述颗粒金属材料的细观特性。结合材料细观电镜照片及统计规律,利用随机数生成方法及智能优化算法,生成了能够体现颗粒材料细观分布特性的细观力学仿真模型。以典型颗粒金属材料铝为例,对其不同密实度下的细观模型进行了冲击压缩仿真计算,并与已有实验结果进行对比验证。结果表明:基于生成的细观力学仿真模型,由冲击压缩仿真计算得到的Hugoniot参数与实验数据吻合较好,说明该文方法能够生成合理反映材料真实分布的细观模型,可为颗粒金属材料细观尺度仿真研究提供模型基础。

装甲车辆防护装甲胶粘挂装技术研究

针对防护装甲采用螺栓紧固、挂架支撑等方式安装在装甲车辆上所产生的防护面积降低、工艺复杂等问题,提出采用胶粘挂装技术安装防护装甲。根据安装结构特点,确定胶粘剂的种类和制备工艺。通过研究胶粘接头不同胶粘层厚度和不同胶粘面积对挂装强度的影响,实现防护装甲胶粘挂装结构的优化设计。通过模拟跑车宽频振动试验、环境极限温度适应性考核试验,验证胶粘挂装技术的可行性和可靠性。试验结果表明:采用双组份聚氨酯胶粘剂,胶粘层厚度为2~3 mm,多点、小面积施胶,每平方厘米胶粘面积可承载大于3 MPa的剪切力,-50℃和70℃的极限温度下强度不低于常温条件下的70%,满足动态宽频振动挂装强度要求。

颗粒金属材料冲击压缩细观数值模拟

颗粒金属材料的细观特性对其宏观力学性能有着重要影响。为进一步分析颗粒直径、分布、形态、孔隙率等细观特性对宏观冲击响应行为的影响规律,从颗粒金属材料的细观结构入手,经合理简化,建立了能够反映材料细观分布特性的有限元模型。基于AUTODYN有限元计算程序,对颗粒金属材料冲击压缩细观行为进行了数值模拟,确定了典型颗粒金属材料冲击Hugoniot参数,并与已有的实验结果进行了对比。获取了材料细观特性(颗粒粒径、材料密实度)对材料宏观冲击压缩特性的影响规律,并从细观尺度上获取了材料冲击压缩过程中颗粒冲击变形演化及冲击温升情况。结果表明,数值仿真结果与已有实验数据吻合良好,颗粒金属材料的细观特性对其宏观响应行为有较为显著的影响。