在進行裝甲防護材料的設計和開發(fā)過程中,裝甲防護材料的防護性能是一項重要指標。目前,裝甲防護材料的防護性能的測試主要是通過打靶實驗,用子彈撞擊裝甲防護材料,然后按照國家標準對打靶后的材料采用手工測量并記錄彈孔深度和裂紋直徑的方法來評價裝甲防護材料,是一種定性評價。傳統(tǒng)的檢測方法測出的數(shù)據(jù)只能大致定性的反映裝甲材料的防護性能,不能進行定量分析�，F(xiàn)有的測試方法還不能滿足科研和實際開發(fā)產品的需要。因此,提出了一種定量評價裝甲防護材料的防護性能的檢測方法,并設計了一套子彈沖量檢測系統(tǒng)。該檢測系統(tǒng)采用測量子彈撞擊裝甲防護材料沖擊力,記錄沖擊力變化過程并計算出沖量的方法,用最大沖擊力和沖量可以定量分析裝甲防護材料的防護性能。通過ANSYS有限元仿真來模擬子彈撞擊裝甲防護材料的過程。采用有限元軟件對裝甲防護材料的侵徹過程進行了分析,非常直觀地得到靶板在高速碰撞下的被破壞情況。有限元仿真得到的侵徹過程加速度曲線可以為沖擊力傳感器的頻率確定提供依據(jù)。結合侵徹過程加速度曲線對子彈沖量檢測系統(tǒng)中的關鍵參數(shù)（沖擊力傳感器的固有頻率）進行了推導。設計了子彈沖量檢測系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和機械結構,用圖形化編程語... 

【文章來源】：中國計量大學浙江省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

鈉玻璃和高硼玻璃打靶情況對比圖

圖 1.2 分離式霍普金森桿實驗裝置分離式霍普金森桿(SHPB)實驗裝置是一種有效而又可靠的研究各種材料力學特性的實驗技術。因而，在幾乎所有的固體材料研究文獻中都可以看用 SHPB 實驗技術來研究其動態(tài)特性曲線。但是 SHPB 實驗技術在實際使時候也有一些注意事項。首先，SHPB 實驗技術需要滿足兩個基本假設，即應力波假設和測試樣品內部應力均勻分布假設。在實驗過程中認為測試樣受到一維線彈性應力波加載，而二維彌散效應可以忽略，同時要求測試樣身的致密度是均勻分布的，忽略樣品的慣性效應。這兩個假設實際上就限 SHPB 實驗技術的使用范圍，而最近幾年層出不窮的新型材料也給 SHPB技術提出了挑戰(zhàn)。其次，在使用分離式霍普金森桿時，需要輕氣炮、應變儀價昂貴的實驗設備。因而，SHPB 實驗技術無法推廣到實際的靶場。再次分離式霍普金森桿本身結構導致的幾何彌散效應、摩擦效應和波動效應，對所得的實驗結果采用數(shù)值方法進行調整或者采用 Pochhammer-Chree 一論結合傅里葉波譜分析方法修正實驗結果。另外，SHPB 實驗最終得到的動

圖 3.3 材料模型定義對話框子彈和靶材料模型的主要參數(shù)如下：子彈密度取 8.96，彈性模量取 1.17，泊松比取 0.35。靶材料密度取 2.45，彈性模量取 2，泊松比取 0.32。其他相關的材料參數(shù)主要參考文獻[64,65]。需要注意的是在 ANSYS 軟件中設置材料參數(shù)的時候要注意單位統(tǒng)一，ANSYS 軟件默認單位采用 g-cm- ě單位制。在子彈和靶板的幾何模型中，對子彈的幾何模型進行了簡化。這里把彈頭形狀設置為頭部為半球形的圓柱金屬彈丸，彈頭半徑 1.3cm，子彈長度 3.9cm 子彈的幾何模型如圖3.4所示。靶板材料的尺寸為24cm×24cm×0.9cm。子彈的初速度設置為800m/s。這里只考慮彈頭垂直侵徹靶板的情況，設置子彈垂直撞擊靶板材料（-Z 方向）。子彈垂直撞擊靶板材料后，靶板材料無論是防護有效還是防護失效，子彈最終運動的方向還不能完全確定，因此，不能完全約束 X 和 Y 方向的運動。這里根據(jù)實際打靶中子彈和靶板材料均發(fā)生形變的情況，而且子彈的形變不可忽略，所以把子彈設置成為柔性體，不能設置為剛體。由于子彈和靶板都是軸對稱結構，為了減少 CPU 的計算量，提高仿真的效率，因此在使用 ANSYS/LS-DYNA

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]陶瓷/金屬復合靶板受變形彈體撞擊問題的研究[D]. 張曉晴.太原理工大學 2003

碩士論文
[1]霍普金森桿實驗數(shù)據(jù)處理程序設計[D]. 許全東.中北大學 2016
[2]彈體侵徹靶板過程中彈體溫度場數(shù)值模擬研究[D]. 趙奇.中北大學 2016
[3]高速深侵徹過程測試關鍵技術的研究[D]. 王建坤.中北大學 2015
[4]復合材料層合板結構非局部漸進失效建模與有限元分析[D]. 楊宇航.浙江大學 2015
[5]彈體入射陶瓷復合靶板毀傷效應研究[D]. 宋健.哈爾濱工業(yè)大學 2011
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本文編號：2991871