三明治結(jié)構(gòu)背板對陶瓷復(fù)合裝甲的抗彈影響與仿真研究.pdf

1、抗子彈高速侵徹的防護裝甲研究成為近年來現(xiàn)代軍事、國防領(lǐng)域中的熱點課題，然而如何在提高裝甲防護能力的同時，減輕裝備重量提高其機動性能，則成為裝甲防護研究中的一個重要研究的目標(biāo)。本論文通過12.7 mm穿甲燃燒彈垂直撞擊陶瓷復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)的實驗，研究穿燃彈的侵徹過程和裝甲結(jié)構(gòu)的抗彈損傷機理，旨在提高裝甲的防護系數(shù)，實現(xiàn)裝甲的輕量化設(shè)計。
　　本文創(chuàng)新性的采用硅橡膠固化密排排列的陶瓷柱顆粒方式制備陶瓷柱板，結(jié)合三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)背板制備成新型

2、裝甲材料，通過12.7 mm穿燃彈垂直撞擊實驗揭示了陶瓷柱的抗彈機理和應(yīng)力波的傳播耗能機制，與陶瓷整板相比，不僅減小了抗彈單元面積，而且可以通過在局部損傷區(qū)域填充新的陶瓷柱實現(xiàn)快速現(xiàn)場修復(fù)的效果。依據(jù)GJB/59.18-1988的測試標(biāo)準(zhǔn)，對五組陶瓷復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)進行12.7 mm穿燃彈在818 m/s速度下的垂直撞擊實驗，通過對比分析各結(jié)構(gòu)下的裝甲材料破壞結(jié)果，Al2O3陶瓷柱層/TC4/UHMWPE/TC4的損傷情況最低，面密度僅為8

3、3.0 kg/m2，防護系數(shù)高達2.98，實現(xiàn)了有效抵抗彈丸沖擊下的輕質(zhì)高強效果。
　　另外，本文采用有限元軟件ABAQUS/Explicit構(gòu)建了裝甲結(jié)構(gòu)的仿真模型，通過對后處理結(jié)果的應(yīng)力云圖、子彈速度變化、各層吸能情況的分析，對比研究了在相同材料和厚度情況下，不同三明治結(jié)構(gòu)背板對裝甲抗彈性能的影響機理；同時對比研究了在相同面密度情況下，防護層（背板第三層）材料對侵徹結(jié)果的影響機制。結(jié)果表明，TC4/UHMWPE/TC4的三明治

4、結(jié)構(gòu)背板對抗彈性能起到了很好的抵抗作用，中間層UHMWPE對其上下兩層TC4起到了能量平衡及緩沖的作用，并進一步闡述了背板材料中第三層TC4材料對第一層的支撐作用。
　　陶瓷柱顆粒的排列方式?jīng)Q定了彈丸對陶瓷柱沖擊的位置可以分為三種工況，實驗過程中無法準(zhǔn)確確定彈丸撞擊的具體位置，仍需借助模擬手段分析。模擬結(jié)果表明，在沖擊陶瓷柱階段會發(fā)生整體破碎（工況1）或部分破碎（工況2和3）的情況，然而陶瓷柱部分破碎情況下，接觸了較多數(shù)量的陶瓷柱