2A12铝合金波纹夹芯板抗弹体冲击特性研究
发布时间：2021-01-14 19:10
波纹夹芯结构在航空领域有着广泛应用,对该结构抗外来物冲击性能进行研究,对于飞机结构设计及维护具有现实意义,但是目前国内外相关研究相对较少,更鲜有综合而系统分析不同因素对其防护性能影响机理及转变机制的。本文以2A12铝合金波纹夹芯板为研究对象,采用实验和数值模拟相结合的方法研究靶板在高强度金属弹正撞击下的抗冲击特性,分析弹体头部形状、弹靶冲击位置、弹体冲击速度、靶板几何尺寸等因素对靶板抗冲击性能与吸能特性的影响规律及机理。首先,利用一级轻气炮系统开展三种弹体冲击圆波纹夹芯板和平头弹冲击单层板的实验研究。结果表明,圆波纹夹芯板对于不同弹体冲击表现出不同的抗冲击性能,其抗卵形头弹冲击的性能最佳,半球形头弹次之,抗平头弹冲击的性能最差。单层板抗平头弹冲击的性能优于实验设置的圆波纹夹芯板。针对以上规律,从弹靶冲击过程、靶板失效模式与靶板耗能角度进行机理分析。其次,借助有限元软件ABAQUS针对实验工况建立相应的弹靶冲击模型,通过对比实验与仿真结果发现,数值预测的弹道极限速度与实验较为接近、弹靶冲击过程较为一致,靶板失效模式也吻合较好,验证了本文仿真模型及其参数的有效性。最后,分别对弹靶冲击位置、...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
波纹夹芯结构在航空领域的应用
（2）针对实验工况进行三种弹体冲击圆波纹夹芯板和平头弹冲击单层板的数值仿真研究，以验证弹靶模型及其参数的有效性。通过相关的文献调研，获得所用材料的力学性能参数、本构关系和断裂准则以及相应的模型参数，然后分别建立圆波纹夹芯板和单层板受弹体冲击的弹靶仿真模型并进行数值计算，得到冲击后的弹体速度曲线、弹道极限速度以及靶板的变形破坏模式等情况，并与实验中相应数据进行比较，以验证仿真模型及其参数的有效性。（3）对波纹夹芯板抗弹体冲击的各个影响因素的影响规律及转变机制进行仿真研究。在验证仿真模型及其参数有效性的基础上，利用数值模拟的方法拓展研究内容，系统性揭示外来物形状（弹体头部形状）、弹体冲击速度、弹靶冲击位置、靶板几何尺寸等因素对波纹夹芯板抗冲击性能以及失效特性的影响规律及机理。探索性能最优的波纹夹芯板几何尺寸，为波纹夹芯结构的轻量化设计及应用提供参考依据。
实验设备弹靶冲击实验是在河南南阳理工学院高速冲击实验室的一级轻气炮系统上进炮系统由压力装置、发射装置、靶舱回收装置、高速摄像测速装置等组成，如。实验时将弹体放置于口径 12.7 mm、长 1.2 m 的发射管内，高压气室中的间膨胀释压，推动弹体在发射管中加速以得到实验所需的初始冲击速度，并室内氮气压力的大小，以达到调节弹体发射速度的目的。弹体经过激光测速舱进行弹靶冲击，在靶板后设有缓冲装置用于弹体及靶板碎片的回收。实验号为 FASTCAM SA-Z 的高速摄像机，用来记录弹靶冲击过程。本次实验将的帧率设定为 60,000 fps，即每 16.7 μs 左右采集一次图像，并借助 PFV 软件料处理以获得弹体冲击波纹夹芯板以及单层板前后的速度、加速度数据以及弹道轨迹变化等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]立方体破片对铝合金板冲击的数值仿真[J]. 王轩,路明建,邓云飞. 中国机械工程. 2018(23)
[2]攻角对卵形头弹撞击铝合金薄板影响的数值研究[J]. 邓云飞,袁家俊. 高压物理学报. 2018(04)
[3]一种异形弹撞击2A12铝合金薄靶的数值研究[J]. 贾宝惠,李剑峰,邓云飞. 机械设计与制造. 2018(04)
[4]爆炸载荷作用下波纹夹芯板动力响应的数值模拟[J]. 朱健,李飞鹏,李鑫,曲运莲. 太原理工大学学报. 2018(02)
[5]梯度波纹夹层防护结构超高速碰撞特性仿真研究[J]. 邓泽华,郭锐,周昊,唐生勇. 航天器环境工程. 2018(01)
[6]空中爆炸载荷下梯度波纹夹层板抗爆性能仿真研究[J]. 李勇,程远胜,张攀,刘均. 兵工学报. 2017(06)
[7]7A04-T6高强铝合金板对平头杆弹抗侵彻行为的试验与数值模拟研究[J]. 司马玉洲,肖新科,王要沛,张伟. 振动与冲击. 2017(11)
[8]填充式波纹夹层结构超高速撞击特性仿真[J]. 周昊,郭锐,南博华,刘荣忠. 国防科技大学学报. 2017(02)
[9]锥角对锥头弹侵彻2A12铝板影响效果的数值研究[J]. 李剑峰. 兵器材料科学与工程. 2017(01)
[10]水下冲击载荷下波纹夹层结构动态响应特性分析[J]. 任鹏,田阿利,张伟. 振动与冲击. 2016(23)
硕士论文
[1]铝合金靶体在偏航斜撞击下的抗侵彻特性研究[D]. 李剑峰.中国民航大学 2017
[2]褶皱夹芯结构的基本力学性能研究[D]. 任永锋.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：2977378
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
波纹夹芯结构在航空领域的应用
（2）针对实验工况进行三种弹体冲击圆波纹夹芯板和平头弹冲击单层板的数值仿真研究，以验证弹靶模型及其参数的有效性。通过相关的文献调研，获得所用材料的力学性能参数、本构关系和断裂准则以及相应的模型参数，然后分别建立圆波纹夹芯板和单层板受弹体冲击的弹靶仿真模型并进行数值计算，得到冲击后的弹体速度曲线、弹道极限速度以及靶板的变形破坏模式等情况，并与实验中相应数据进行比较，以验证仿真模型及其参数的有效性。（3）对波纹夹芯板抗弹体冲击的各个影响因素的影响规律及转变机制进行仿真研究。在验证仿真模型及其参数有效性的基础上，利用数值模拟的方法拓展研究内容，系统性揭示外来物形状（弹体头部形状）、弹体冲击速度、弹靶冲击位置、靶板几何尺寸等因素对波纹夹芯板抗冲击性能以及失效特性的影响规律及机理。探索性能最优的波纹夹芯板几何尺寸，为波纹夹芯结构的轻量化设计及应用提供参考依据。
实验设备弹靶冲击实验是在河南南阳理工学院高速冲击实验室的一级轻气炮系统上进炮系统由压力装置、发射装置、靶舱回收装置、高速摄像测速装置等组成，如。实验时将弹体放置于口径 12.7 mm、长 1.2 m 的发射管内，高压气室中的间膨胀释压，推动弹体在发射管中加速以得到实验所需的初始冲击速度，并室内氮气压力的大小，以达到调节弹体发射速度的目的。弹体经过激光测速舱进行弹靶冲击，在靶板后设有缓冲装置用于弹体及靶板碎片的回收。实验号为 FASTCAM SA-Z 的高速摄像机，用来记录弹靶冲击过程。本次实验将的帧率设定为 60,000 fps，即每 16.7 μs 左右采集一次图像，并借助 PFV 软件料处理以获得弹体冲击波纹夹芯板以及单层板前后的速度、加速度数据以及弹道轨迹变化等。
【参考文献】：
期刊论文
[1]立方体破片对铝合金板冲击的数值仿真[J]. 王轩,路明建,邓云飞. 中国机械工程. 2018(23)
[2]攻角对卵形头弹撞击铝合金薄板影响的数值研究[J]. 邓云飞,袁家俊. 高压物理学报. 2018(04)
[3]一种异形弹撞击2A12铝合金薄靶的数值研究[J]. 贾宝惠,李剑峰,邓云飞. 机械设计与制造. 2018(04)
[4]爆炸载荷作用下波纹夹芯板动力响应的数值模拟[J]. 朱健,李飞鹏,李鑫,曲运莲. 太原理工大学学报. 2018(02)
[5]梯度波纹夹层防护结构超高速碰撞特性仿真研究[J]. 邓泽华,郭锐,周昊,唐生勇. 航天器环境工程. 2018(01)
[6]空中爆炸载荷下梯度波纹夹层板抗爆性能仿真研究[J]. 李勇,程远胜,张攀,刘均. 兵工学报. 2017(06)
[7]7A04-T6高强铝合金板对平头杆弹抗侵彻行为的试验与数值模拟研究[J]. 司马玉洲,肖新科,王要沛,张伟. 振动与冲击. 2017(11)
[8]填充式波纹夹层结构超高速撞击特性仿真[J]. 周昊,郭锐,南博华,刘荣忠. 国防科技大学学报. 2017(02)
[9]锥角对锥头弹侵彻2A12铝板影响效果的数值研究[J]. 李剑峰. 兵器材料科学与工程. 2017(01)
[10]水下冲击载荷下波纹夹层结构动态响应特性分析[J]. 任鹏,田阿利,张伟. 振动与冲击. 2016(23)
硕士论文
[1]铝合金靶体在偏航斜撞击下的抗侵彻特性研究[D]. 李剑峰.中国民航大学 2017
[2]褶皱夹芯结构的基本力学性能研究[D]. 任永锋.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：2977378
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