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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

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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

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背板对氧化铝陶瓷薄板断裂锥形态的影响

北京理工大学学报 2021年第7期41卷 713-720页

作者：余毅磊蒋招绣王晓东任文科杜忠华高光发南京理工大学机械工程学院江苏南京210094 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081

采用弹道侵彻试验与有限元数值模拟相结合的方法,研究了背板条件对氧化铝薄板陶瓷/金属复合装甲在抗12.7 mm穿燃弹过程中形成的陶瓷锥角大小与形态的影响,并分析了陶瓷锥形成的过程与机理.结果表明:背板厚度对于陶瓷锥大小的影响尤为明... 详细信息

采用弹道侵彻试验与有限元数值模拟相结合的方法,研究了背板条件对氧化铝薄板陶瓷/金属复合装甲在抗12.7 mm穿燃弹过程中形成的陶瓷锥角大小与形态的影响,并分析了陶瓷锥形成的过程与机理.结果表明:背板厚度对于陶瓷锥大小的影响尤为明显,当背板厚度增大时,主裂纹汇聚的交点越靠近弹靶接触面,此时拉剪裂纹的扩展起到了主要作用,当背板厚度与陶瓷厚度之比小于1时,厚度比每增大1/6,陶瓷锥锥角大小增加5%;当界面间波阻抗差值减小即背板材料波阻抗升高时,从界面反射的应力波减弱,从而减小了对陶瓷的损伤,陶瓷断裂锥锥角大小也随之减小.

关键词：陶瓷轻型复合装甲抗弹性能 12.7 mm穿燃弹陶瓷锥氧化铝

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陶瓷/金属复合靶板侵彻问题的数值模拟

华南理工大学学报（自然科学版） 2005年第4期33卷 69-72页

作者：张晓晴姚小虎杨桂通黄小清华南理工大学交通学院广东广州510640 太原理工大学应用力学研究所山西太原030024

利用大型非线性有限元程序LS -DYNA,对陶瓷/金属复合靶板的侵彻问题进行数值模拟,研究了陶瓷面板中锥形破坏区的形成过程.金属背板的弯曲及撕裂过程和弹体的墩粗变形及弹头消蚀过程.给出了背板背面中点和弹体尾部的位置坐标随时间的变... 详细信息

利用大型非线性有限元程序LS -DYNA,对陶瓷/金属复合靶板的侵彻问题进行数值模拟,研究了陶瓷面板中锥形破坏区的形成过程.金属背板的弯曲及撕裂过程和弹体的墩粗变形及弹头消蚀过程.给出了背板背面中点和弹体尾部的位置坐标随时间的变化曲线,并将模拟结果与理论模型分析结果和实验结果进行了对比,发现三者吻合很好.文中还分析了不同陶瓷面板和金属背板厚度比对复合靶板抗弹能力的影响,结果表明,要提高靶板的抗弹能力,一定存在一个最佳的厚度比,这一结论对复合靶板设计具有参考价值.

关键词：平头弹复合靶板侵彻陶瓷锥厚度比数值模拟

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陶瓷靶的多片组合效应分析

弹箭与制导学报 2010年第3期30卷 72-74页

作者：卿尚波晏麓晖曾首义国防科学技术大学指挥军官基础教育学院长沙410072

为了考查多片小尺寸陶瓷靶组合时抗弹性能的影响因素,文中采用光滑离子法对边长为20-80mm的多片陶瓷组合靶抗侵彻问题进行了数值模拟研究,分析了侵彻中陶瓷锥的大小随边长尺寸的变化以及对相邻靶板的影响。结果表明：陶瓷锥底面直径大... 详细信息

为了考查多片小尺寸陶瓷靶组合时抗弹性能的影响因素,文中采用光滑离子法对边长为20-80mm的多片陶瓷组合靶抗侵彻问题进行了数值模拟研究,分析了侵彻中陶瓷锥的大小随边长尺寸的变化以及对相邻靶板的影响。结果表明：陶瓷锥底面直径大小受面板边长尺寸影响较大,表现出递增的趋势,但到达一定尺寸后趋于不变。陶瓷板尺寸的大小直接影响着多片陶瓷组合靶的整体抗弹性能。

关键词：多片陶瓷组合靶陶瓷锥组合效应

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长杆弹撞击装甲陶瓷界面击溃效应仿真模拟

长杆弹撞击装甲陶瓷界面击溃效应仿真模拟

作者：谈梦婷南京理工大学

学位级别：硕士

本文采用理论分析与仿真模拟相结合的方法,研究装甲陶瓷材料的界面击溃效应(Interface Defeat/Dwell)。基于陶瓷材料锥裂纹和翼型裂纹扩展理论,发展并完善描述陶瓷材料界面击溃效应的工程模型,通过合理简化实现了界面击溃/侵彻转变速度... 详细信息

本文采用理论分析与仿真模拟相结合的方法,研究装甲陶瓷材料的界面击溃效应(Interface Defeat/Dwell)。基于陶瓷材料锥裂纹和翼型裂纹扩展理论,发展并完善描述陶瓷材料界面击溃效应的工程模型,通过合理简化实现了界面击溃/侵彻转变速度的计算。采用合理的仿真方法,建立了长杆弹撞击装甲陶瓷界面击溃效应的仿真模型。围绕弹体头部形状、靶体约束结构等因素对界面击溃的影响规律进行仿真模拟研究,并对考虑界面击溃效应的长杆弹侵彻陶瓷复合靶过程进行仿真模拟。本文主要研究内容如下：(1)基于陶瓷锥裂纹和翼型裂纹扩展理论的界面击溃广侵彻转变速度计算模型分别利用锥裂纹扩展理论和翼型裂纹扩展理论获取界面击溃/侵彻转变速度与弹体半径的关系,随后,研究了弹体和靶体材料参数对界面击溃/侵彻转变速度的影响并进行参数简化,通过计算结果和已有实验数据对比验证了理论模型的可靠性。最后,结合两种裂纹扩展模型建立了能够预测陶瓷界面击溃／侵彻转变速度的计算模型。(2)长杆弹撞击装甲陶瓷界面击溃效应仿真研究基于JH-1脆性材料本构模型和JC本构模型,利用有限元软件AUTODYN建立长杆弹撞击装甲陶瓷界面击溃的仿真模型,获取了典型界面击溃效应的仿真结果,对比已有实验结果验证了仿真模型算法、本构模型及参数的可靠性。(3)长杆弹撞击装甲陶瓷界面击溃效应影响因素仿真研究采用(2)建立的仿真模型,系统研究长杆弹头部形状、盖板厚度、预应力等因素对界面击溃效应的影响并分析了产生界面击溃与侵彻时的损伤、应力和侵彻深度等参数。(4)考虑界面击溃效应的长杆弹撞击陶瓷复合靶侵彻深度的仿真研究为研究界面击溃效应对侵彻深度的影响,分别对不同厚度陶瓷、不同背板厚度陶瓷复合靶的界面击溃效应和侵彻现象进行了仿真模拟。获取了不同装甲情况下侵彻深度与时间的关系曲线,确定了抗弹性能最佳的陶瓷复合靶结构。

关键词：冲击动力学装甲陶瓷界面击溃微观裂纹陶瓷锥仿真模拟

轻型陶瓷/金属复合装甲抗垂直侵彻过程中陶瓷碎裂行为研究

同方学位论文库评论

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爆炸与冲击 2021年第11期41卷 79-88页

作者：余毅磊蒋招绣王晓东杜成鑫杜忠华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

为探讨轻型陶瓷复合装甲抗侵彻过程中陶瓷的碎裂行为,采用12.7 mm穿燃弹对不同背板厚度及陶瓷厚度下陶瓷/金属复合装甲进行弹道冲击试验。通过观测回收的靶体陶瓷宏观破坏特征,分析不同厚度组合与陶瓷主要破坏特征之间的关系;并通过对... 详细信息

为探讨轻型陶瓷复合装甲抗侵彻过程中陶瓷的碎裂行为,采用12.7 mm穿燃弹对不同背板厚度及陶瓷厚度下陶瓷/金属复合装甲进行弹道冲击试验。通过观测回收的靶体陶瓷宏观破坏特征,分析不同厚度组合与陶瓷主要破坏特征之间的关系;并通过对陶瓷碎块的多级筛分称重,分析不同厚度组合下陶瓷面板的碎块尺度分布规律。结果表明,陶瓷锥是陶瓷面板的主要破坏形态,其宏观裂纹主要有:径向裂纹、环向裂纹和锥形裂纹。陶瓷锥内可细分为由高压缩应力引起的粉末状较小陶瓷碎块组成的陶瓷粉碎锥和由应力波造成的较大片状陶瓷碎块组成的陶瓷破碎锥。冲击后陶瓷锥内陶瓷碎片尺度分布满足Rosin-Rammler分布模型,当背板厚度增大时,陶瓷半锥角增大,导致陶瓷锥整体体积增大,破碎区占比亦增大,产生的陶瓷碎块以大粒径碎块为主,陶瓷锥内整体破碎尺度增大。当陶瓷厚度增大时,陶瓷锥半锥角及径向裂纹数量基本不变,陶瓷锥内粉碎区占比增大,整体破碎尺度减小。

关键词：轻型陶瓷复合装甲碎块尺度陶瓷锥 12.7 mm穿燃弹 SiC陶瓷

球形弹体高速撞击陶瓷靶的试验与数值模拟研究

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防护工程 2018年第4期37卷 16-23页

作者：邹慧辉宋春明王明洋王德荣陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007

为研究陶瓷靶在高速撞击下的动态响应特征,利用25 mm弹道炮开展了10炮500～1 400 m/s的球形弹体高速撞击陶瓷靶试验,根据弹体命中速度、陶瓷靶破坏形态和典型的陶瓷锥形态等试验参数和现象,分析了陶瓷锥的形成机制。结果表明:采用的球... 详细信息

为研究陶瓷靶在高速撞击下的动态响应特征,利用25 mm弹道炮开展了10炮500～1 400 m/s的球形弹体高速撞击陶瓷靶试验,根据弹体命中速度、陶瓷靶破坏形态和典型的陶瓷锥形态等试验参数和现象,分析了陶瓷锥的形成机制。结果表明:采用的球形弹体不能有效侵入高硬高强的陶瓷靶;陶瓷锥的形成受靶体厚度、边界条件和撞击条件等多种因素影响,是靶体内拉应力和压应力共同作用的结果;在弹体以525 m/s速度撞击时,陶瓷锥出现了多重破碎。采用LS-DYNA有限元软件对弹体高速撞击陶瓷靶的过程进行数值模拟,得到了靶体的变形破坏过程,分析了不同撞击角度对靶体最终破坏形态的影响。数值模拟分析结果和试验结果吻合良好,说明了数值模拟方法的正确性和模拟结果的有效性。

关键词：高速撞击陶瓷靶试验研究数值模拟陶瓷锥