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弹靶尺寸对陶瓷/金属复合装甲防护性能的影响

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爆炸与冲击 2014年第5期34卷 594-600页

作者：迟润强 Ahmad Serjouei 范峰 Idapalapati Sridhar 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150001 School of Mechanical & Aerospace Engineering Nanyang Technological Universitysingapore639798

利用Autodyn软件开展数值模拟工作,对陶瓷/金属复合装甲的防护性能与弹靶尺寸的关系进行研究。首先,建立二维轴对称SPH-Lagrange模型,并利用实验数据验证模型有效性;在此基础上对不同几何参数的弹靶撞击进行数值模拟,分析靶板厚度、靶... 详细信息

利用Autodyn软件开展数值模拟工作,对陶瓷/金属复合装甲的防护性能与弹靶尺寸的关系进行研究。首先,建立二维轴对称SPH-Lagrange模型,并利用实验数据验证模型有效性;在此基础上对不同几何参数的弹靶撞击进行数值模拟,分析靶板厚度、靶板平面尺寸、子弹长度等对氧化铝陶瓷/铝合金复合装甲弹道极限速度的影响规律。然后,通过量纲分析,提出装甲弹道极限速度与弹靶几何参数的量纲一关系式,并在数值模拟结果的基础上建立一个装甲弹道极限速度的经验公式。

关键词：爆炸力学 SPH-Lagrange model 弹靶尺寸陶瓷/金属复合装甲弹道极限速度钨合金弹

黏结层对陶瓷/金属复合装甲抗弹性能的影响研究

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振动与冲击 2019年第13期38卷 95-101页

作者：高玉波张伟宜晨虹汤铁钢中北大学理学院太原030051 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150080 中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

采用二级轻气炮加载装置和AUTODYN软件对含环氧树脂黏结层的陶瓷/金属复合装甲的抗弹性能展开了研究。陶瓷面板分为叠层和单层板两种形式,对应于C/E/A(Ceramic/Epoxyresin/Aluminumalloy)和C/E/C/E/A(Ceramic/Epoxyresin/Ceramic/Epoxyresin/Aluminumalloy)复合装甲。结果表明,受应力波传播和破碎锥作用,C/E/C/E/A装甲较C/E/A装甲的陶瓷面板破碎程度更大。具有缓冲作用的黏结层,随其厚度的增加,陶瓷损伤程度逐渐减小,背板侵深也逐渐减小。对Yaziv系数的修订表明,在相同弹速和黏结层厚度条件下,相同面密度的叠层陶瓷装甲抗弹性能优于单层陶瓷装甲。但是,黏结层厚度的增加对C/E/C/E/A装甲的抗弹性能贡献不大,而对C/E/A复合装甲的影响却较大。最后,对于两种形式陶瓷复合装甲,黏结层均使得装甲内透射应力波幅值得到了有效衰减,尤其是C/E/C/E/A装甲。

关键词：陶瓷/金属复合装甲黏结层抗弹效益应力波

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不同厚度比陶瓷/金属复合装甲抗弹性能

兵工学报 2022年第9期43卷 2318-2329页

作者：司鹏白帆刘彦闫俊伯黄风雷北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

为支撑陶瓷复合装甲的结构设计,研究不同厚度比陶瓷/金属复合装甲的弹道防护性能。通过陶瓷/金属复合结构抗侵彻性能弹道实验及数值模拟研究,完成有限元-光滑粒子流体动力学耦合计算模型的校验;模拟长杆弹撞击陶瓷复合装甲过程,分析装... 详细信息

为支撑陶瓷复合装甲的结构设计,研究不同厚度比陶瓷/金属复合装甲的弹道防护性能。通过陶瓷/金属复合结构抗侵彻性能弹道实验及数值模拟研究,完成有限元-光滑粒子流体动力学耦合计算模型的校验;模拟长杆弹撞击陶瓷复合装甲过程,分析装甲陶瓷与金属背板厚度比对界面击溃效应影响,获取不同厚度比陶瓷/金属复合装甲抗弹性能。研究结果表明:陶瓷复合装甲存在两种主要防护机制;当弹体速度小于1000 m/s,随着陶瓷厚度从15 mm增加至25 mm,复合装甲的界面击溃驻留时间能够提高一倍以上,期间弹体耗能最高可达50%;当弹体速度大于1000 m/s时,侵彻阶段的耗能占据弹体动能损失的主导,期间最高耗能可达85%;当金属与陶瓷的厚度比为2∶1时,复合结构使弹体具有较长的界面驻留时间,并实现较高的弹道防护效能。

关键词：陶瓷/金属复合装甲厚度比界面击溃抗弹性能

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弹体侵彻运动陶瓷/金属复合装甲SPH模拟

固体力学学报 2010年第S1期31卷 70-75页

作者：张伟胡德安韩旭湖南大学机械与运载工程学院汽车车身先进设计与制造国家重点实验室长沙410082

采用自编三维SPH程序对弹体侵彻运动陶瓷/金属复合装甲问题进行了数值模拟.SPH方法结合Johnson-Cook和Johnson-Holmquist Ⅱ本构模型及Mie-Gruneisen状态方程合理地再现了弹体侵蚀、陶瓷飞溅和背板隆起撕裂等物理过程.研究了陶瓷/金属... 详细信息

采用自编三维SPH程序对弹体侵彻运动陶瓷/金属复合装甲问题进行了数值模拟.SPH方法结合Johnson-Cook和Johnson-Holmquist Ⅱ本构模型及Mie-Gruneisen状态方程合理地再现了弹体侵蚀、陶瓷飞溅和背板隆起撕裂等物理过程.研究了陶瓷/金属复合装甲运动速度对弹体剩余速度、偏转位移和偏转角度的影响.结果表明:在弹体正侵彻入射速度恒定条件下,复合装甲运动速度越快弹体杀伤威力越小、弹道稳定性越低.

关键词：爆炸力学侵彻光滑粒子法(SPH) 陶瓷/金属复合装甲弹道

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弹体侵彻运动陶瓷/金属复合装甲SPH模拟

弹体侵彻运动陶瓷/金属复合装甲SPH模拟

陶瓷/金属复合靶受12.7 mm穿甲燃烧弹侵彻时弹靶破碎特征

中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）

作者：张伟胡德安韩旭湖南大学机械与运载工程学院特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室

采用自编三维SPH程序对弹体侵彻运动陶瓷/金属复合装甲问题进行了数值模拟。SPH方法结合Johnson-Cook和Johnson-HolmquistII本构模型及Mie-Gruneisen状态方程合理地再现了弹体侵蚀、陶瓷飞溅和背板隆起撕裂等物理过程。研究了陶瓷/金属... 详细信息

采用自编三维SPH程序对弹体侵彻运动陶瓷/金属复合装甲问题进行了数值模拟。SPH方法结合Johnson-Cook和Johnson-HolmquistII本构模型及Mie-Gruneisen状态方程合理地再现了弹体侵蚀、陶瓷飞溅和背板隆起撕裂等物理过程。研究了陶瓷/金属复合装甲运动速度对弹体剩余速度、偏转位移和偏转角度的影响。结果表明:在弹体正侵彻入射速度恒定条件下,复合装甲运动速度越快弹体杀伤威力越小、弹道稳定性越低。

关键词：爆炸力学侵彻光滑粒子法(SPH) 陶瓷/金属复合装甲弹道

来源： cnki会议评论

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兵工学报 2022年第9期43卷 2307-2317页

作者：余毅磊王晓东任文科马铭辉蒋招绣高光发南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室浙江宁波315211

弹靶破碎特征对陶瓷/金属复合装甲的抗弹性能有明显的影响,针对这一现象,进行12.7 mm穿甲燃烧弹垂直侵彻不同陶瓷材料下的陶瓷/金属复合靶板的实验研究。通过观测回收的弹芯及靶体陶瓷宏观破坏形貌,分析不同陶瓷材料与弹芯及陶瓷主要破... 详细信息

弹靶破碎特征对陶瓷/金属复合装甲的抗弹性能有明显的影响,针对这一现象,进行12.7 mm穿甲燃烧弹垂直侵彻不同陶瓷材料下的陶瓷/金属复合靶板的实验研究。通过观测回收的弹芯及靶体陶瓷宏观破坏形貌,分析不同陶瓷材料与弹芯及陶瓷主要破坏特征之间的关系;通过对碎块的多级筛分称重,开展对不同陶瓷材料下弹芯及陶瓷面板的碎块尺度分布规律的研究。试验结果表明不同断裂韧性对陶瓷和弹的破碎形态及碎块粒径分布有明显影响:当陶瓷的断裂韧性增大时,弹芯小碎片的质量减小,大质量碎片增加,破碎程度减小;陶瓷半锥角增大,径向裂纹减少,陶瓷锥内破碎区碎块尺度呈增大趋势,故整体陶瓷锥破碎区占比提升;弹芯碎块及破碎后的陶瓷碎块粒径累计质量分布符合幂律分布模型。其中弹体碎裂主要分为两个部分,较大的碎块主要是由压剪断裂及应力卸载所导致的拉伸断裂所致,细碎化只发生在弹体头部,主要是由应力波产生的微裂纹与冲击诱发的粒间裂纹相互作用所致;径向裂纹及陶瓷锥是陶瓷冲击破坏的主要表现形式。

关键词：陶瓷/金属复合装甲断裂韧性碎块尺度陶瓷锥 12.7 mm穿甲燃烧弹

弹丸高速/超高速撞击陶瓷/金属复合靶的数值模拟

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兵工学报 2014年第S2期35卷 373-377页

作者：匡格平张庆明龙仁荣陈利北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

陶瓷/金属复合装甲是新型的热门装甲,将韧性材料和高硬度的脆性材料结合到一起,具有良好的抗弹和防护效果,在轻型装甲车辆、舰、坦克、直升机中具有良好的应用前景。本文通过光滑粒子流体动力学(SPH)方法模拟弹体高速撞击陶瓷/金属复合... 详细信息

陶瓷/金属复合装甲是新型的热门装甲,将韧性材料和高硬度的脆性材料结合到一起,具有良好的抗弹和防护效果,在轻型装甲车辆、舰、坦克、直升机中具有良好的应用前景。本文通过光滑粒子流体动力学(SPH)方法模拟弹体高速撞击陶瓷/金属复合靶,研究弹速300~2000 m/s的抗侵彻和弹速3000~8000 m/s的碎片云特性,并与工况对比,通过改变陶瓷/金属厚度比、弹丸直径等参数,分析了其对靶板高速撞击特性的影响。

关键词：兵器科学与技术高速碰撞动力学陶瓷/金属复合装甲光滑粒子流体动力学撞击特性

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陶瓷-金属复合材料在防弹领域的应用研究

材料导报 2007年第2期21卷 34-37页

作者：韩辉李军焦丽娟李楠中国北方车辆研究所北京100072

陶瓷-金属复合材料具备高硬度、高强度、高韧性以及低密度的优点,已被广泛应用于防弹领域。介绍了几种陶瓷-金属复合装甲形式及其相应特点,重点论述了陶瓷-金属功能梯度装甲的研究进展,并对其前景和当前的工作重点进行了讨论。

关键词：陶瓷/金属复合装甲功能梯度复合材料防弹

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长杆弹斜侵彻陶瓷复合靶作用规律研究

长杆弹斜侵彻陶瓷复合靶作用规律研究

作者：葛朋鹏南京理工大学

学位级别：硕士

陶瓷复合装甲在防护领域具有广阔的应用前景而引起国内外学者的广泛关注。然而,在弹体撞击陶瓷复合装甲过程中,弹靶交会很难满足理想的垂直着靶条件,大多数情况下为弹体斜撞击陶瓷复合装甲的状态。斜侵彻时弹体受力存在不对称性,侧向力... 详细信息

陶瓷复合装甲在防护领域具有广阔的应用前景而引起国内外学者的广泛关注。然而,在弹体撞击陶瓷复合装甲过程中,弹靶交会很难满足理想的垂直着靶条件,大多数情况下为弹体斜撞击陶瓷复合装甲的状态。斜侵彻时弹体受力存在不对称性,侧向力和侧向力矩使得弹体在侵彻过程中不断偏转而呈现曲线侵彻路径,导致弹体侵彻能力降低。在此过程中,斜侵彻条件是影响陶瓷复合靶防护能力的重要因素。研究长杆弹斜侵彻陶瓷复合装甲作用规律,对陶瓷复合装甲抗弹机理研究及优化设计具有重要意义。本论文针对长杆弹斜侵彻陶瓷/金属复合靶及其复合装甲的作用过程,采用试验、数值模拟和理论分析相结合的方式。探讨了陶瓷/金属复合装甲的防护性能受长杆弹速度、靶体倾斜角度及结构的影响机制,获得了陶瓷/金属复合装甲的抗弹作用规律及结构的优化方案。本文主要研究内容如下:(1)长杆弹斜侵彻陶瓷复合靶/复合装甲试验研究设计制作了典型厚度SiC陶瓷/金属复合靶及其复合装甲,基于25mm弹道炮平台,开展了钨合金长杆弹典型角度斜撞击SiC陶瓷/金属复合靶的剩余侵彻深度(Depth of Pentration,DOP)与SiC陶瓷/金属复合装甲的试验研究。根据试验得到的靶板变形情况及后效靶剩余穿深,分析陶瓷/金属复合装甲结构和倾角与抗侵彻性能的关系,为后续不同倾角与陶瓷/金属复合装甲结构抗弹性能数值模拟和理论分析提供数据支撑。(2)长杆弹斜撞击陶瓷/金属复合装甲理论模型研究基于Florence模型,建立了长杆弹斜撞击SiC陶瓷/金属复合装甲弹道极限速度的计算模型。考虑到弹体在侵彻过程中的侵蚀,采用靶体吸收动能等效原则,计算穿透复合装甲后弹体的剩余速度与剩余质量。进一步,结合A-T模型,计算了长杆弹穿透SiC陶瓷/金属复合装甲后的后效靶体侵彻深度。与前述试验结果对比验证了计算模型的可靠性,利用该计算模型讨论弹靶特性对SiC陶瓷/金属复合装甲抗弹性能的影响规律。(3)长杆弹斜撞击陶瓷复合装甲数值仿真研究基于陶瓷材料的Johnson-Holmquist-2本构模型、金属材料的Johnson-Cook本构模型,通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件,开展了典型弹靶条件斜侵彻作用过程数值模拟研究,分析了长杆弹斜侵彻45钢靶不同时刻的应力云图分析,以及长杆弹斜侵彻陶瓷/金属复合靶侵彻过程中不同时刻的陶瓷损伤图。确定弹靶材料的本构模型及材料参数。通过试验中最终侵彻结果的对比验证数值模拟模型、本构方程和材料参数的有效性。(4)陶瓷复合装甲影响因素的数值模拟分析在(3)的基础上,开展了不同工况下长杆弹斜撞击陶瓷/金属复合靶及其复合装甲的作用过程特性的数值模拟分析。包括弹体速度、靶体倾斜角度、陶瓷厚度、以及典型陶瓷复合装甲结构等。通过分析不同工况下的弹靶破坏特性总结SiC陶瓷/金属复合装甲的抗侵彻破坏机制,相关研究结果为陶瓷复合装甲结构优化设计提供数据支撑。

关键词：陶瓷/金属复合装甲长杆弹 SiC陶瓷斜侵彻数值模拟