聚脲涂层复合结构抗破片侵彻机理研究

发布时间：2021-10-13 18:27

　　水面舰船生命力主要由隐蔽性、抗损性和自行修复性三部分构成。对水面舰船而言,隐蔽性的改善难以有大的提升,自行修复性在舰船受损后才起作用。因此,通过采用轻量化防护材料提高船体结构的抗损性是增强水面舰船生命力的重要途径,是国内外研究关注的重点。本文以聚脲涂覆复合材料结构（玻璃纤维在前,芳纶纤维在后）为对象,对比分别在前后涂覆与无涂覆的复合纤维板的抗弹性能,分析聚脲涂层复合结构抗破片侵彻机理。首先分别对无涂覆靶板、迎弹面涂覆靶板、背弹面涂覆靶板利用12.7mm的滑膛枪进行了3.3g的方形破片加载试验,利用6射弹弹道极限法分别获得三种靶板的弹道极限。开展数值模拟,验证仿真结果的可信度,并结合试验的结果,分析得到复合结构的抗侵彻机理:1)无涂覆靶板是利用玻璃纤维的高硬度、高强度来抵御弹体的冲击开坑,其后的芳纶纤维则是利用其自身的拉伸与分层来起到耗能作用。2)迎弹面涂覆靶板是由于聚脲层在高速弹丸的侵彻下,利用其高应变率下玻璃态转变来吸收耗能,而且并不会影响后续的玻璃纤维和芳纶纤维的耗能作用,因此可达到提升靶板抗弹性能的效果。3)背弹面涂覆靶板前期玻纤层的耗能作用不变,而后期由于聚脲涂层的弹性作用,抑... 

【文章来源】：中北大学山西省

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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1 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 轻量化防护材料研究现状
    1.3 聚脲涂层的研究现状
        1.3.1 聚脲动态力学性能研究
        1.3.2 聚脲涂层复合结构抗弹性能研究
    1.4 本文研究内容
2 复合结构特性研究
    2.1 复合结构中的弹塑性波理论
        2.1.1 材料界面上应力波的透射和反射
        2.1.2 应力波在多层介质中的传播
    2.2 复合结构力学性能
        2.2.1 纤维材料力学性能
        2.2.2 复合材料损伤准则
    2.3 聚脲材料力学性能
    2.4 本章小结
3 复合结构抗侵彻性能试验
    3.1 试验方案及试验场地布置
        3.1.1 试验场地布置
        3.1.2 试验方案
    3.2 试验结果分析
        3.2.1 破坏分析
        3.2.2 复合结构速度效应分析
        3.2.3 复合结构耗能分析
    3.3 本章小结
4 复合结构抗侵彻性能数值模拟
    4.1 ANSYS/Autodyn简介
    4.2 材料模型及参数选择
        4.2.1 有限元模型的建立
        4.2.2 材料本构模型与参数的选择
        4.2.3 仿真工况
    4.3 有限元计算结果分析
    4.4 复合结构抗侵彻机理分析
    4.5 本章小结
5 复合结构抗侵彻性能分析
    5.1 不同形状弹体对靶板的侵彻仿真
        5.1.1 球弹对靶板的侵彻仿真
        5.1.2 尖头弹对靶板的侵彻仿真
        5.1.3 复合结构对不同形状破片抗侵彻效能分析
    5.2 不同厚度聚脲涂层对球弹的抗侵彻仿真
        5.2.1 仿真结果
        5.2.2 不同聚脲涂层厚度的靶板的抗侵彻效能分析
    5.3 本章小结
6 结论与展望
    6.1 总结与创新点
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间发表论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击波和高速破片联合作用下夹芯复合舱壁结构的毁伤特性[J]. 侯海量,张成亮,李茂,胡年明,朱锡.  爆炸与冲击. 2015(01)
[2]抗弹复合材料在舰船防护上的应用研究[J]. 王晓强,虢忠仁,宫平,金子明.  工程塑料应用. 2014(11)
[3]舰船装备材料体系发展与需求分析[J]. 方志刚,刘斌,李国明,李健.  中国材料进展. 2014(07)
[4]表面工程技术在海洋工程装备中的应用[J]. 徐丽萍,毛杰,张吉阜,邓畅光,刘敏,周克崧.  中国材料进展. 2014(01)
[5]我国舰船装备对材料的需求与应用探讨[J]. 马运义,冯余其,杨雄辉,黄国兵.  新材料产业. 2013(11)
[6]喷涂聚脲弹性体技术及其在军事领域的应用[J]. 翟文,陈强,甄建军,胡文阁,陈青香,唐志勇.  工程塑料应用. 2012(10)
[7]复合材料层板的抗贯穿机理与模拟研究[J]. 彭刚,王绪财,刘原栋,冯家臣.  爆炸与冲击. 2012(04)
[8]两次淬火对35CrMnSi钢抗拉强度的影响[J]. 张绪平,任强,蔡钢.  热处理. 2011(05)
[9]弹性体涂覆砌体墙抗爆炸冲击数值模拟[J]. 甘云丹,蒲兴富,宋力.  宁波大学学报(理工版). 2011(01)
[10]芳纶表面改性研究进展[J]. 陈超峰,彭涛,陈辉,王凤德.  合成纤维. 2010(11)

博士论文
[1]反舰导弹舱内爆炸作用下舱室结构毁伤与防护机理[D]. 李营.武汉理工大学 2017

硕士论文
[1]聚脲弹性体复合结构抗冲击防护性能研究[D]. 许帅.北京理工大学 2015



本文编号：3435187