計及應(yīng)變率效應(yīng)的陶瓷材料抗侵徹工程分析方法及其機理研究.pdf

1、侵徹在軍用和民用領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用，對該問題的研究具有重要的理論及應(yīng)用價值。侵徹問題主要有三種研究方法，即實驗方法、工程分析方法和數(shù)值模擬方法。其中，工程分析方法抓住主要因素，忽略次要因素，能反映物理實質(zhì)，總結(jié)出規(guī)律性結(jié)論，因而便于對問題的理解。在迄今為止的眾多工程分析模型中，大都沒有考慮應(yīng)變率效應(yīng)的影響；在為數(shù)不多的計及應(yīng)變率效應(yīng)的模型中，也只是簡單地考慮靶的抗侵徹強度R的整體應(yīng)變率效應(yīng)，缺乏對影響侵徹強度R的各因素的分析，故不利于

2、對物理實質(zhì)的把握。本文的工作重點在于研究影響陶瓷材料抗侵徹性能的主要影響因素，并考慮其應(yīng)變率效應(yīng)，從而提出一種新的工程分析方法。 根據(jù)陶瓷材料強硬脆等獨特的力學(xué)性質(zhì)，對實驗方法進行了改進，完成了兩種陶瓷材料的力學(xué)性能實驗，并擬合出了其本構(gòu)關(guān)系。實驗結(jié)果表明，在碎裂之前陶瓷的主要力學(xué)參數(shù)都有一定的應(yīng)變率效應(yīng)。 將空腔膨脹理論和Tate模型相結(jié)合，建立了一種新的抗侵徹工程分析方法，首先應(yīng)用空腔膨脹理論，將材料響應(yīng)分為四個區(qū)域

3、，即粉碎區(qū)、徑向裂紋區(qū)、彈性區(qū)及未擾區(qū)，導(dǎo)出了靶材的抗侵徹強度R的表達式。通過對抗侵徹強度R各影響因素的考察，發(fā)現(xiàn)粉碎區(qū)材料的力學(xué)性質(zhì)對材料的抗侵徹性能具有主要影響。考慮了粉碎材料壓力相關(guān)剪切關(guān)系的壓剪系數(shù)的應(yīng)變率效應(yīng)，聯(lián)合應(yīng)用Tate模型，得到了一種新的計及應(yīng)變率效應(yīng)的工程分析方法，并與實驗結(jié)果進行了對比，驗證了該模型的有效性。 對長桿彈侵徹約束陶瓷靶的問題進行了數(shù)值模擬，并對陶瓷的抗侵徹機理提出了新的看法。結(jié)合實驗結(jié)果和理論