多孔钛合金夹芯层陶瓷/UHMWPE复合结构的抗侵彻性能

陶瓷/纤维复合装甲的纤维背板由于其刚度较低,无法为陶瓷面板提供足够的支撑,削弱了陶瓷面板对弹丸的侵蚀作用。为了增强复合装甲的整体结构刚度,在陶瓷/纤维复合装甲中加入了金属夹芯层材料,通过试验和数值模拟研究了夹芯复合装甲对12.7 mm穿燃弹的抗弹性能。试验结果表明,穿燃弹弹芯表现出脆性断裂的失效模式,复合材料装甲表现出多种失效模式,包括夹芯层的花瓣形扩孔,UHMWPE(ultra-high molecular weight polyethylene)层压板的分层和凸起变形。建立了三维数值模型来分析整个弹道响应的演变,通过试验结果验证了模拟的准确性。模拟结果表明,12.7 mm穿燃弹的被甲会对陶瓷造成损伤,同时陶瓷会侵蚀弹芯的尖卵形头部,使弹芯头部变钝从而削弱弹芯对UHMWPE背板的侵彻能力。残余弹体的动能大部分由UHMWPE层吸收,UHMWPE层压板的失效模式会随着层数的增加由剪切失效转变为拉伸失效占主导地位。此外,作为夹芯层的多孔TC4板能够为陶瓷面板提供支撑,提高陶瓷面板的吸能效果以及弹体的侵蚀作用,并且12 mm孔径的TC4夹芯层能够提供更大的刚度支撑,使整体复合结构的吸能效率提升10%。

夹层材料对“三明治”复合装甲抗弹性能影响的仿真研究

为研究夹层材料对"三明治"复合装甲抗弹性能的影响,采用数值模拟的方法,利用非线性显式动力学分析软件LS-DYNA中的Lagrange算法对圆柱形杆状弹丸侵彻不同夹层材料的复合装甲板进行三维数值仿真。结果表明:夹层材料可大大降低同体积装甲板的质量,同时大幅度提高复合装甲的抗弹性能;在设计的9组靶板组合中,钛合金材料夹层复合装甲显示出优越的抗弹性能。

泡沫铝材料在防爆复合装甲板设计中的应用

介绍了闭孔泡沫铝在压缩状态下的重要力学性能表现,指出其在能量吸收领域和防爆领域具有潜在的应用前景,并给出了表征其在压缩状态下能量吸收性能的2个重要参量的计算方法.重点是对含有闭孔泡沫铝夹层的三明治防爆装甲板设计进行了论述,结合1个实例,给出了具体的设计方法,对于吸能型防爆复合结构的设计具有重要的指导作用.

UHMWPE夹芯式复合装甲抗大质量柱形弹侵彻性能试验研究

为进一步提高舰船防护舱壁的抗侵彻能力,本文设计了三种不同UHMWPE(高强聚乙烯)抗弹芯层厚度的夹芯式复合防护结构,开展40 g大质量柱形弹高速侵彻弹道冲击试验,分析钢质前、后面板和UHMWPE抗弹芯层的破坏模式,阐明UHMWPE夹芯式复合装甲结构的抗侵彻机理,并计算各层结构的耗能占比。结果表明:前面板的破坏模式为剪切冲塞,后面板的破坏模式为延性扩孔或碟形变形;高强聚乙烯抗弹芯层呈现剪切、拉伸破坏,破坏过程可分为开坑压缩、剪切压缩、拉伸变形-贯穿3个阶段;在抗弹芯层刚好防御弹体的条件下,前面板耗能占比随弹体初速增加而增大,但将趋于稳定(约39%);抗弹芯层是吸收弹体冲击动能的主要力量(大于40%),后面板的耗能占比始终较小(小于20%)。

装甲钢-芳纶-泡沫夹层板方舱结构抗炸弹爆炸数值分析

装甲钢-芳纶-泡沫夹层复合结构具有抗弹丸侵彻性能好、结构强度高、面密度低等特点。为了确定由该结构大板组成的方舱承受117kgTNT炸药在距舱体结构10～23m处爆炸荷载性能，采用KS—DYNA有限元软件对其进行了动力响应数值计算。通过两种情况计算分析，研究爆炸冲击波在空气中的传播规律、与舱体结构作用后舱体的V-M有效应力及舱体迎波面变形情况，并对由该种大板制成的舱体结构在炸弹爆炸冲击波荷载作用下的安全性进行了评估。