钢/陶瓷/凯夫拉复合装甲弹道冲击响应研究

发布时间：2023-09-14 00:01

　　反舰武器在对舰船进行攻击时,会产生体积较小的高速破片,高速破片是抗穿甲毁伤防护结构的主要防御目标。设计具有更强抗破片侵彻能力的装甲结构在舰船防护领域具有重要意义。复合装甲结构凭借其在防护领域的广泛应用背景而备受关注。在验证仿真方法可靠性的前提下,通过数值仿真的方法系统地分析复合装甲的抗弹性能,有助于探索一般性的规律,揭示其抗弹性能的机理,指导复合装甲的制备。相比于传统的钢材,陶瓷与纤维增强复合材料质量更轻,防弹能力更加优异,是复合装甲的理想材料。装甲结构一般受到多个破片的连续冲击,为探索钢/陶瓷/凯夫拉复合装甲的抗弹道冲击性能,利用非线性有限元软件LS-DYNA模拟了两颗质量均为26g的高速钢质子弹,以相同的冲击速度(1000m·s^-1)、在时间间隔70μs下,先后打击钢/陶瓷/凯夫拉复合装甲的过程,分析了相关参数对复合装甲抗侵彻性能的影响。根据装甲背板材料和陶瓷层分块形式的不同,设计并仿真分析了四种不同构型复合装甲。采用Johnson-Cook,Johnson-HolmquistⅡ和Chang-Chang本构模型分别描述钢、陶瓷及凯夫拉纤维增强复合材料的材料属性...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
        1.1.1 战争环境中对舰攻击武器的威胁
        1.1.2 舰船抗毁伤防护方法与重点研究方向
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 金属防护材料
        1.2.2 非金属防护材料
        1.2.3 复合装甲结构
    1.3 本文主要研究工作
第2章 靶板的侵彻
    2.1 弹体特性
        2.1.1 弹体分类
        2.1.2 弹体参数
        2.1.3 弹体轨迹
    2.2 靶板特性
    2.3 复合装甲理论模型
        2.3.1 钢/陶瓷/钢复合装甲侵彻分析理论模型
        2.3.2 钢/陶瓷/纤维增强复合材料理论模型
    2.4 本章小结
第3章 装甲侵彻问题有限元分析方法
    3.1 冲击问题有限元分析基本理论
    3.2 材料本构模型
        3.2.1 金属材料Johnson-Cook本构模型
        3.2.2 陶瓷材料Johnson-HolmquistⅡ本构模型
        3.2.3 纤维增强材料Chang-Chang模型
    3.3 侵彻问题有限元分析方法的可靠性验证
        3.3.1 金属材料侵彻问题模拟
        3.3.2 复合材料侵彻问题模拟
    3.4 本章小结
第4章 复合装甲结构设计与侵彻过程仿真
    4.1 复合装甲结构设计
        4.1.1 设计依据
        4.1.2 几何模型与尺寸参数
        4.1.3 网格尺寸与收敛性分析
    4.2 侵彻过程模拟分析
        4.2.1 侵彻过程分析
        4.2.2 子弹变形破碎与陶瓷破碎
        4.2.3 装甲破坏模式
    4.3 本章小结
第5章 冲击速度与尺寸参数影响分析
    5.1 冲击速度的影响
    5.2 前置钢板厚度的影响
    5.3 Kevlar层厚度的影响
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3846157