Kevlar织物软壁包容环抗冲击数值仿真分析研究

发布时间：2021-03-21 07:58

　　针对机匣包容性问题,提出Kevlar平纹织物本构模型的拟合方法,分别采用单层壳、多层壳、层合壳三种有限元建模方式对Kevlar织物软壁包容环弹道冲击过程进行模拟,发展了机匣包容性仿真分析模型。结果表明,多层壳模型和层合壳模型的计算结果更准确,并且可以通过调节摩擦因子使仿真结果与试验结果更接近。在此基础上研究了撞击点位置和弹体入射姿态对弹体剩余速度的影响。结果表明:在较小偏移距离内,撞击点的位置对剩余速度的影响可以忽略不计;滚转角和俯仰角对剩余速度影响较小,而对于偏航角,当角度大于30°时,剩余速度会随着角度的增大明显呈下降趋势,且弹体出射姿态也会发生明显变化。 

【文章来源】：振动与冲击. 2020,39(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

不同撞击点的弹体剩余速度

在机匣包容性有限元分析中,将Kevlar平纹织物简化为正交各向异性连续体来模拟纤维的力学行为。图1为典型Kevlar平纹织物应力-应变曲线[16],曲线分为以下四个区域:卷曲区(0～1)、峰前线弹性区(1～2)、峰后线性区(2～3)与峰后非线性区(3～4)。对于卷曲区、峰前线弹性区和峰后线性区,应力-应变关系可以表示为

建立特征长度为1 mm的正方形单元对Kevlar织物材料进行参数化研究,在积分处定义单元厚度为0.5 mm。单元分别受到纬向和经向的拉伸加载,设置边界条件如图2所示。对于不同的加载条件,通过改变参数的取值进行参数化研究。在简单的单轴加载条件下,某些材料参数对仿真结果几乎无影响,包括剪切参数和压缩参数。另外,由于经纬向之间的耦合较弱[19],经向参数对纬向拉伸加载条件下的仿真结果的影响可以忽略不计,同样地,纬向参数对经向拉伸加载条件下的仿真结果的影响可以忽略不计。因此,下面只针对纬向拉伸相关参数进行讨论。

【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of ply orientation and material on the ballistic impact behavior of multilayer plain-weave aramid fabric targets[J]. Gaurav Nilakantan,Steven Nutt.  Defence Technology. 2018(03)
[2]航空发动机风扇机匣包容性等效试验与分析方法[J]. 柴象海,张晓云,侯亮,杨宵毅.  振动与冲击. 2016(02)



本文编号：3092509