铝合金三角形波纹夹芯板对平头弹抗冲击特性数值模拟研究

发布时间：2021-12-28 21:15

　　为研究铝合金三角形波纹夹芯板对平头弹体的抗冲击性能及损伤特性,利用有限元软件ABAQUS/Explicit建立弹体冲击靶板的数值模拟模型,并结合实验验证了模型及其参数的有效性。基于数值计算结果,分析了三角形波纹夹芯板几何结构对其防护性能、失效模式和能量吸收的影响规律及机理,并与等面密度单层板进行对比分析,研究结果表明,靶体几何结构对其抗冲击性能存在影响,三角形波纹夹芯板抗冲击性能低于单层板抗冲击性能。此外,增加芯体拓扑结构夹角能显著提高三角形波纹夹芯板的抗冲击性能,并且靶板几何形状会对其失效模式及耗能特性存在影响。 

【文章来源】：中国机械工程. 2020,31(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

三角形波纹夹芯板不同部分耗能对比

研究弹靶冲击损伤特性主要考虑弹道极限速度和失效模式。图6对比了平头弹体冲击靶体试验与数值模拟的速度数据。经过计算,单层板数值模拟与试验的弹道极限速度分别为151.0 m/s与144.0 m/s,两者相差4.8%,三角形波纹板 ( θ=30° ) 数值模拟与试验的弹道极限速度分别为123 m/s与115.0 m/s,两者相差6.9%。可以发现,单层板及夹芯板数值模拟与试验的初始速度-剩余速度曲线比较吻合,并且曲线变化趋势一致。此外,通过冲击试验发现,单层板弹道极限速度比三角形波纹板弹道极限速度提高22.7%,而数值模拟发现,单层板弹道极限速度比三角形波纹板弹道极限速度提高25.2%,两者之间接近,这也说明了采用合适的数值模拟模型及参数可以有效地分析靶体结构对其抗冲击特性的影响。

数值模拟与实验分析的弹靶材料和结构相同,初始撞击条件也相同。基于有限元软件ABAQUS/Explicit建立平头弹体冲击靶板模型,通过FORTRAN语言进行二次开发,编制VUMAT子程序嵌入运算程序中。弹体直径为12.62 mm,长度为37.8 mm,名义质量为34 g,其外形尺寸如图1所示。三角形波纹夹芯板的几何外形及尺寸如图2和表3所示,其中Tt为正面板(迎弹面)厚度,Tc为芯体厚度,Tb为背面板(背弹面)厚度,Hc为芯体高度,θ为芯体拓扑结构夹角。三角形波纹夹芯板与单层板的面密度均为16.62 kg/m2。弹体冲击靶体初始位置在节点处,如图3所示。图2 靶板结构尺寸

【参考文献】：
期刊论文
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[4]2A12铝合金本构关系和失效模型[J]. 张伟,魏刚,肖新科.  兵工学报. 2013(03)



本文编号：3554740