EFBC边界下金属-FGM-陶瓷复合板稳态热应力

用有限元法和辛普生法研究了EFBC力学边界下中间夹FGM金属/陶瓷复合板的稳态热应力问题,检验了研究方法的正确性,给出了该材料复合板的稳态热应力场分布(Ta=400 K,Tb=1 700 K)。结果表明:FGM层厚度的增加,对EFBC复合板的稳态热应力影响不明显;当M=1时,热应力曲线平缓而光滑,当M=0.1和10时,热应力曲线出现明显的转折点;随着FGM层孔隙率的增大,三层板的衔接界面处,热应力变化增大,曲线出现钝角,金属侧的最大拉应力增大38.9%,陶瓷侧的最大压应力增大32.67%。与金属/陶瓷二层复合板界面处热应力出现突变相比,夹FGM金属/陶瓷复合板的热应力非常缓和。此结果为该复合板的设计和应用提供了准确的理论计算依据。

金属-FGM-陶瓷EFBF复合板稳态热应力

为研究金属-FGM-陶瓷EFBF复合板的稳态热应力,从热传导规律出发,结合热应力计算公式,建立了该复合板稳态热应力的研究模型,用有限元和辛普生法分析了T_a=500K和T_b=1800K时,该复合板的稳态热应力分布并与无梯度两层复合板的结果进行了比较.结果表明:FGM梯度层的厚度、组分和孔隙率对该EFBF复合板的热应力有不同程度的影响,此外,有梯度三层复合板的热应力比较缓和,最大拉应力减小29.18%.此结果为该复合板的设计和应用提供了准确的计算依据.

仿生结构陶瓷金属复合板抗冲击性能数值研究

复杂组合形式的仿生结构往往具有比单一结构更为优异的性能,为了探索仿生结构陶瓷金属复合板的抗冲击性能,建立了陶瓷金属复合板模型,考虑了砖砌式与龟甲式仿生结构,分别模拟了传统陶瓷金属复合板与仿生结构陶瓷金属复合板受弹体高速冲击的过程。通过对比侵彻各结构复合板后的弹体残余速度,得到了仿生结构陶瓷金属复合板在抗冲击性能上要优于传统陶瓷金属复合板的结论,并进一步通过对比分析了侵彻过程中的弹体剩余速度、陶瓷板损伤情况以及各层板能量损耗结果,分析结果表明:仿生结构较传统结构有局部更为严重的裂纹损伤,并且底层陶瓷板具有更大的陶瓷损伤锥角;仿生结构较传统结构的各层板耗散了更多的能量并且延长了弹体的有效侵彻时间;黏接层能够进一步抑制仿生结构的裂纹扩展和损伤范围。

ECBC边界下夹FGM金属／陶瓷复合板稳态热应力

采用有限元法研究ECBC边界下中间夹FGM金属/陶瓷复合板的稳态热应力问题,检验了研究方法的正确性,给出了该材料复合板的稳态热应力场分布(Ta=500K,Tb=1800K)。结果表明,FGM层厚度的增加对ECBC复合板的稳态热应力影响不明显。当M=1时,热应力曲线平缓而光滑;当M=0.1和10时,热应力曲线出现明显的转折点;随着FGM层孔隙率的增大,三层板的衔接界面处,热应力变化增大,曲线出现钝角;与金属/陶瓷二层复合板界面处热应力出现突变相比,夹FGM金属/陶瓷复合板的热应力非常缓和。此结果为该复合板的设计和应用提供了准确的理论计算依据。

夹FGM层的金属/陶瓷ECBF复合板稳态热应力

用有限元法和辛普生法研究了ECBF(不能自由伸长但可自由弯曲)力学边界下中间夹FGM层的金属/陶瓷复合板的稳态热应力问题,检验了研究方法的正确性,给出了该材料复合板的稳态热应力场分布(Ta=850K,Tb=1750K).结果表明:FGM层厚度的增加,对ECBF复合板的稳态热应力影响不明显;当功能梯度材料组分的分布系数M=1时,热应力曲线平缓而光滑,当M=0.1和10时,热应力曲线出现明显的转折点和起伏;随着FGM层孔隙率的增大,三层板的衔接界面处,热应力变化增大,曲线出现尖角,并达到峰值,陶瓷侧的最大拉应力增大三倍;与金属/陶瓷二层复合板界面处热应力出现突变相比,夹FGM层的金属/陶瓷复合板的热应力非常缓和.此结果为该复合板的设计和应用提供了准确的理论计算依据.

抗冲击仿珍珠母陶瓷/金属复合板设计及其性能分析

陶瓷是常用的冲击防护材料,但其容易发生脆性破坏,在单独使用时抗冲击性能不佳,常需与金属等其他延性材料复合使用。模仿珍珠母的“砖-泥”式微观结构,以陶瓷片为“砖”、金属为“泥”,设计了仿珍珠母陶瓷/金属复合板。通过数值模拟分析了仿珍珠母复合板的抗平头弹冲击性能,将其与陶瓷板以及常见的陶瓷/金属层叠板进行了对比。结果表明:从弹体剩余速度来看,仿珍珠复合板的抗冲击性能显著优于陶瓷板,在金属体积比较小时也明显优于层叠板,但仿珍珠母复合板和层叠板的抗冲击性能差别随金属体积比的增加有缩小趋势;从保持结构完整性来看,仿珍珠母复合板也优于纯陶瓷板和层叠板,具有更好的抗多次冲击能力。仿珍珠母复合板的抗冲击性能优势主要来自侵彻过程的中间阶段,在侵彻过程后期、弹体接近靶板背面时,层叠板由于有背板对陶瓷碎片的约束作用,能提供相对更大的侵彻阻力。为了利用层叠板的这一优点,进一步设计了以仿珍珠母复合板为面板、金属板为背板的混合结构。通过对混合结构的抗冲击性能数值模拟,发现混合结构能得到比单独的仿珍珠母复合板更高的抗冲击性能,且存在一个中等大小的金属体积比使其抗冲击性能最大化。