【摘要】：隨著裝甲防護(hù)新材料與結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展,新型夾層復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)受到了國(guó)內(nèi)外防護(hù)領(lǐng)域研究者的關(guān)注,多孔泡沫鋁材料因其輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高韌性,以及很好的能量吸收性能,常常運(yùn)用于夾芯結(jié)構(gòu)中,因此對(duì)含泡沫鋁新型復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)的研究也具有重要的實(shí)際意義。為探討新型復(fù)合裝甲抗侵徹性能,本文首先從理論層面研究了泡沫鋁復(fù)合裝甲的抗射流侵徹性能,然后運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA軟件對(duì)該復(fù)合裝甲進(jìn)行了仿真模擬,主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面:(1)運(yùn)用應(yīng)力波傳播特性及開(kāi)爾文-亥姆霍茲流體不穩(wěn)定性理論對(duì)泡沫鋁復(fù)合裝甲的抗射流侵徹性能進(jìn)行理論研究。結(jié)果表明:泡沫鋁作為夾芯層可充分降低復(fù)合裝甲背板質(zhì)點(diǎn)速度,有效衰減應(yīng)力波峰值,具有較強(qiáng)的抗侵徹性能。通過(guò)理論分析可預(yù)測(cè)復(fù)合裝甲在不同面、背板材料,不同厚度、不同傾角情況下對(duì)射流的干擾趨勢(shì),為泡沫鋁復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論依據(jù)。(2)運(yùn)用ANSYS/LS-DYNA軟件,通過(guò)選取不同的面板及背板材料對(duì)泡沫鋁復(fù)合裝甲抗射流侵徹性能進(jìn)行仿真研究。結(jié)果表明:泡沫鋁復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)的抗射流侵徹性能和整體能量吸收特性不僅與蓋板材料強(qiáng)度有關(guān),同時(shí)與不同強(qiáng)度材料的前后順序有關(guān)。從結(jié)構(gòu)輕量化、抗射流侵徹性能以及泡沫鋁復(fù)合裝甲能量吸收量等方面綜合考慮,前面板為陶瓷材料、背板為鋁合金材料,即陶瓷/泡沫鋁/鋁合金組成的復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)是首選。(3)對(duì)陶瓷/泡沫鋁/鋁合金復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真研究,從不同泡沫鋁夾芯厚度、相同厚度復(fù)合裝甲下不同前后板厚度及布置方式和復(fù)合裝甲傾角三方面研究了該復(fù)合裝甲能量吸收規(guī)律、射流頭部剩余速度以及不同傾角下裝甲的防護(hù)性能。結(jié)果表明:同一傾角下,隨著泡沫鋁厚度的增大,復(fù)合裝甲背板質(zhì)點(diǎn)速度呈負(fù)指數(shù)規(guī)律減小;同一泡沫鋁厚度下,傾角增大時(shí),復(fù)合裝甲的防護(hù)性能先增大后降低;即泡沫鋁厚度為2.4 mm、復(fù)合裝甲傾角為20°時(shí),復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)抗射流侵徹性能最好。同時(shí)合理配置復(fù)合裝甲面、背板厚度對(duì)提高其抗侵徹性能有重要意義,當(dāng)僅布置方式不同時(shí),間隔式與接觸式復(fù)合裝甲的抗射流侵徹性能的差別較小。(4)為優(yōu)化陶瓷/泡沫鋁/鋁合金復(fù)合結(jié)構(gòu),在面密度相同的情況下,從不同組合的面、背板厚度比K和泡沫鋁夾芯厚度兩方面研究了該復(fù)合裝甲抗射流頭部剩余速度、能量吸收規(guī)律、應(yīng)力波衰減及射流的不穩(wěn)定性。結(jié)果表明:同一厚度比K下,隨著泡沫鋁厚度的增大,復(fù)合裝甲背板質(zhì)點(diǎn)速度與應(yīng)力波峰值都呈負(fù)指數(shù)規(guī)律減小;同一泡沫鋁厚度下,厚度比K增大時(shí),泡沫鋁及裝甲結(jié)構(gòu)吸收的能量先增加后減小;即泡沫鋁厚度為2.4 mm、厚度比K為1.25時(shí),復(fù)合裝甲結(jié)構(gòu)抗射流侵徹性能最優(yōu)。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TJ410;TJ810.38

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2703422