陶瓷球尺寸对金属基陶瓷球复合材料抗弹性能影响研究

利用LS-DYNA模拟分析软件,对金属基陶瓷球复合装甲材料进行抗弹性能有限元分析,计算陶瓷球尺寸对复合装甲材料抗弹性能的影响,并对金属基陶瓷球复合装甲材料的抗弹机理进行分析;通过靶试实验,进一步验证有限元计算结果。研究结果表明:金属基陶瓷球复合装甲材料的抗弹性能随陶瓷球尺寸增加而减小;6 mm陶瓷球对12.7 mm穿燃弹的抗弹性能最好;其抗弹性能主要通过高硬度陶瓷球对高速弹丸的磨损进而消耗弹丸的能量,从而大幅提高复合材料的抗弹性能来实现。

SiC陶瓷球复合材料结构优化与抗弹性能研究

为有效解决防弹陶瓷板因局部击穿导致整块陶瓷破碎的问题,用ϕ11.5 mmSiC陶瓷球制备陶瓷球复合材料,又分别用直径为5.5 mm或7 mmSiC陶瓷球填充迎弹面ϕ11.5 mm陶瓷球球间空隙,优化堆积结构。进行7.62 mm穿甲燃烧弹靶试,分析陶瓷球复合材料、铝合金背板破坏形貌。结果表明:ϕ11.5 mmSiC陶瓷球的1层密排结构防护有限,2层致密堆积可有效防护,但存在防护薄弱区,3层六方堆积防护过度;5.5/11.5/11.5堆积与7/11.5/11.5堆积结构可完全将弹体阻挡于复合材料内部,靶板经一次打击后,仍保持较好的整体完整性和稳定性;5.5/11.5/11.5堆积的面密度为5.48 g/cm2,7/11.5/11.5堆积的面密度为5.08 g/cm2,相比ϕ11.5 mm陶瓷球3层堆积,面密度分别降低了25.2%和30.7%。得出,用小球填充大球迎弹面球间空隙,消除了防护薄弱区,使局部更多陶瓷球参与防护,降低了面密度,结构优化显著。