多层橡胶陶瓷复合装甲的抗侵彻性能研究

设计了一种多层橡胶陶瓷复合装甲结构。采用LS-DYNA数值仿真的方法,分析了穿甲弹在不同着角下侵彻复合装甲的速度损失和质量销蚀曲线,发现速度损伤量和质量销蚀率随着角的增大而增大。根据多组分复合装甲混合律计算出装甲的抗弹能力,得出多层橡胶陶瓷复合装甲具有良好的抗穿甲弹性能的结论,可以为其他橡胶复合装甲结构的设计提供支撑和依据。

基于代理模型技术的玻璃纤维复合装甲抗弹性能多目标优化设计

针对一种由玻璃纤维复合材料和高强钢组成的复合装甲结构,开展其在圆柱形弹体侵彻下的弹道行为研究。基于验证后的数值模型,采用Kriging代理模型技术,建立了复合装甲结构抗弹性能快速预报代理模型,检验了代理模型的预报精度,并开展了变量相关性分析。建立了玻璃纤维复合装甲抗弹性能多目标优化设计数学模型,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传算法,获得了复合装甲结构多目标优化设计帕累托前沿。结果表明:弹道极限速度与芯层厚度的线性相关性最强,与后置面板厚度的线性相关性最弱;靶板面密度与芯层厚度的线性相关性最强,与前后面板厚度的线性相关性相等。针对典型复合装甲结构初始设计方案,通过开展多目标优化设计,优化方案能够在相同抗弹性能的前提下使面密度降低15.64%,或者在相同面密度水平的前提下使弹道极限速度提高14.75%。

陶瓷防弹板在多发打击下的损伤累积模拟与残余性能评估

陶瓷/纤维材料复合防弹板广泛应用于单兵防护装备,研究其抗多发冲击性能对于减少士兵伤亡有重要意义。基于53式7.62 mm穿燃弹冲击SiC/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防弹板工况,利用数值模拟方法对多次冲击下防弹板的破坏分布和残余抗弹性能进行分析。利用陶瓷、纤维破坏及粘结面剥离程度表征整板损伤,并建立不同损伤区域下防弹板残余性能的分布规律。结果表明:第一次冲击下,防弹板损伤半径(R)为30 mm,当R<15 mm时,损伤(D)>0.6,靶板无法抵御第二发子弹冲击;两次冲击下,两发子弹间距(ΔL)<50 mm时,中间破坏区损伤有明显累加现象,当ΔL>50 mm时,损伤累加效应不显著。将防弹板以5 mm×5 mm网格离散,得到不同损伤面积占比,得出在两次冲击下整板穿透概率为0.94%。3次冲击下的整板穿透概率与第二次冲击位置有关,且当ΔL=20 mm时,3次冲击下整板穿透概率达到1.94%。