射流侵彻陶瓷/橡胶/钢复合靶的数值仿真与实验研究

运用LS-DYNA动力学分析软件,对具有不同橡胶夹层厚度的陶瓷/橡胶/钢复合靶在30°和60°倾角下的射流侵彻情况进行了数值模拟。采用聚能装药基准弹,进行了剩余穿深实验,研究了射流侵彻陶瓷/橡胶/钢复合靶后射流速度、靶板变形和剩余穿深,分析了倾角和橡胶夹层厚度对复合靶抗射流侵彻性能的影响机理。结果表明:射流侵彻陶瓷/橡胶/钢复合靶的性能受倾角的影响很大,尤其是在大倾角下影响更为显著;橡胶夹层对射流侵彻性能有一定的影响,但其厚度的变化对射流侵彻性能的影响很小。

陶瓷橡胶复合靶板抗射流侵彻仿真研究

运用非线性动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了对聚能装药射流侵彻陶瓷橡胶复合靶板的3D有限元模型。分析了在不同倾角下,不同厚度橡胶夹层构成的陶瓷橡胶复合靶板对射流能量吸收的影响。结合质量防护系数、空间防护系数和差分防护系数对复合靶板的防护效能进行了分析。结果表明:倾角的变化对陶瓷橡胶复合靶板抗射流侵彻性能影响较大,而橡胶夹层厚度的变化对复合靶板抗射流侵彻性能影响较小。随着倾角的增加,复合靶板的防护性能增加,在60°～68°范围内,复合靶板的防护性能基本不变。

破片侵彻钢/陶瓷/钢复合板的特性分析

为了从理论角度分析钢/陶瓷/钢复合板抵御爆炸破片的侵彻能力,将钢/陶瓷/钢复合靶板简化为由单层的薄板(钢面板)与陶瓷/钢复合靶板组合而成,建立了破片侵彻复合板过程的理论分析模型。结合Florence模型推导了弹体穿透钢/陶瓷/钢复合靶板的剩余速度公式。采用非线性动力学计算程序AUTO-DYN模拟了圆柱形破片对钢/陶瓷/钢复合靶板的侵彻过程,模拟结果与理论计算结果吻合较好,推导得到的理论公式具有一定的工程实用性。

陶瓷/橡胶复合装甲对射流防护效能的实验研究

为了探索新型复合装甲抗射流侵彻的规律,采用Ф56mm成型装药基准弹,通过剩余穿深DOP实验,研究了不同倾角(0°,30°,45°,60°)条件下陶瓷/橡胶复合装甲抗射流侵彻的防护能力,分析了射流侵彻后复合靶板变形、射流侵彻后速度变化、鉴定板开坑及剩余穿深,得到了射流剩余速度和剩余穿深随倾角的变化曲线,讨论了陶瓷/橡胶复合装甲抗射流侵彻的规律,以及倾角、陶瓷上层靶板材料、橡胶夹层材料对其抗射流侵彻原理。结果表明,由于陶瓷材料的质量防护因数大于钢,以及橡胶材料的低阻抗性质,与等质量均质钢装甲相比,陶瓷/橡胶复合装甲具有优良的抗射流侵彻性能,各层材料对复合靶板抗射流侵彻性能有很大影响;60°倾角时陶瓷/橡胶复合装甲具有最优的抗射流侵彻能力。

分段弹芯对陶瓷/钢复合装甲的侵彻行为

针对高速弹靶作用时穿甲弹芯发生变形及破碎的现象,设计一种两级分段弹芯结构,采用有限元仿真软件对两级弹芯结构侵彻陶瓷/钢复合靶板进行数值模拟。根据弹靶作用过程中的弹靶破坏模式、两级弹芯结构的运动规律,对侵彻过程进行阶段分析,并在此基础上探讨弹芯长度比例、间隔距离等因素对两级弹芯结构侵彻性能的影响。研究结果表明:两级弹芯结构较普通弹芯的侵彻深度增加率可达到16%以上;两级弹芯长度比例和间距对侵彻效果影响较大,选择合理的长度比例和间距有助于提高两级分段弹丸对陶瓷/钢复合靶板的侵彻性能;研究结果为两级分段弹芯的设计及应用奠定了基础。

陶瓷复合靶板防护仿真研究

通过研究陶瓷复合板的防护机理,采用非线性动力学分析软件AUTODYN-2D建立钨杆弹侵彻陶瓷复合靶板(面板—陶瓷板—背板)的模型。在其它条件相同的情况下,分别研究了结构钢、装甲钢和钢合金作为面板和背板材料时陶瓷复合靶板的防护性能,分析比较结果表明采用钢合金作为面板和背板材料时弹体剩余速度最小,陶瓷复合板的防护能力最强。在其它条件相同的情况下,通过改变陶瓷复合靶板材料配置和结构配置,在背板中添加陶瓷材料而不改变其原来尺寸,研究其防护性能,结果表明这种改变可以有效提高陶瓷复合靶板的防护能力。