陶瓷-FD-3防彈材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計及數(shù)值模擬.pdf

1、陶瓷/金屬防彈復(fù)合材料具備高硬度、高強(qiáng)度、高韌性以及低密度的優(yōu)點(diǎn)，在輕型裝甲車輛、艦船、坦克和單兵防護(hù)中廣泛應(yīng)用。因此對陶瓷/金屬防彈復(fù)合材料的防彈效果的研究具有重要意義。在防彈材料結(jié)構(gòu)設(shè)計中，防彈材料的輕型化是防彈材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的一個重要指標(biāo)。本文主要任務(wù)就是115mm×115mm×2.4mm厚的FD-3鋼板在增重不超過100g的條件下，與不同陶瓷材料復(fù)合，并進(jìn)行一定速度下的防彈性能的數(shù)值模擬，優(yōu)化陶瓷/FD-3鋼板的防彈結(jié)構(gòu)，以

2、期達(dá)到其最佳輕型化的目的。
　　 為了了解FD-3鋼板的防彈性能，本文進(jìn)行了2.4mm厚的FD-3防彈鋼板分別在錐形子彈撞擊速度為650m/s，750m/s，850m/s的防彈性能數(shù)值模擬研究，討論了FD-3防彈鋼板在不同撞擊速度下的子彈速度變化曲線和彈頭動能衰減曲線，并列出子彈的侵徹過程，得出2.4mm厚的單層FD-3防彈鋼板只能抵抗650m/s子彈速度的撞擊，不能抵抗850m/s子彈速度的撞擊。
　　 選擇三種陶瓷材

3、料Al2O3、SiC和B4C作為雙層防彈材料的面板材料。陶瓷材料復(fù)合在115mm×115mm×2.4mm厚的FD-3防彈鋼板的增重不超過100g。通過ANSYS有限元分析軟件的數(shù)值模擬，比較三種陶瓷/FD-3鋼板防彈復(fù)合材料不同子彈撞擊速度下的防彈性能和彈道分析，得出SiC/FD-3鋼板復(fù)合材料是三者之中最佳的。同時研究了SiC/FD-3鋼板復(fù)合防彈材料中鋼板與SiC的最佳厚度比，其最佳厚度比為10-8。模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明本文進(jìn)行的數(shù)值模

4、擬能較準(zhǔn)確的反映彈體對陶瓷/金屬復(fù)合防彈材料的撞擊過程，對陶瓷/金屬復(fù)合材料抗侵徹能力的研究具有一定的指導(dǎo)意義。
　　 在考慮實(shí)際生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的條件下，選用WC-Co12和Al2O3作為面板層材料，選用Ni60和NiCr-Cr3C2作為中間層材料，與2.4mm厚的FD-3鋼板進(jìn)行三層防彈涂層設(shè)計。采用不同的組合方式，設(shè)計出滿足課題要求的防彈涂層，并進(jìn)行了不同防彈涂層與FD-3鋼板復(fù)合的防彈性能數(shù)值模擬，得出2種最佳防彈涂層方案