本文關(guān)鍵詞：功能梯度水泥基復(fù)合材料制備及抗多次侵徹性能研究　出處：《南京理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：高新技術(shù)武器層出不窮,對防護(hù)工程提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了抵御精確制導(dǎo)武器的重復(fù)侵徹破壞,需要提高防護(hù)材料和結(jié)構(gòu)抗多次打擊的能力。功能梯度水泥基復(fù)合材料由于具有優(yōu)異的抗侵徹爆炸性能,在防護(hù)工程領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。本文討論了鋼纖維和高強(qiáng)粗骨料對超高性能水泥基復(fù)合材料靜態(tài)力學(xué)性能的影響規(guī)律,并分析了其增強(qiáng)增韌的微觀機(jī)理。利用1.5%體積摻量的鋼纖維灌注陶瓷球的超高性能水泥基復(fù)合材料熱水養(yǎng)護(hù)的抗壓強(qiáng)度達(dá)到187.4MPa,抗折強(qiáng)度達(dá)到了 13MPa。優(yōu)選超高性能水泥基復(fù)合材料制備出了雙層與三層結(jié)構(gòu)的功能梯度水泥基復(fù)合材料靶體,對其進(jìn)行了二次和三次重復(fù)侵徹試驗。雙層結(jié)構(gòu)的功能梯度靶體SFG1第1次侵徹深度比C50混凝土靶體減小了 79%,第2次侵徹深度減小了 53%。三層結(jié)構(gòu)的功能梯度靶體TFG3第1次侵徹深度為61mm,比C50混凝土靶體減小了 65%,且迎彈面破壞面積最小。多次侵徹之后,功能梯度靶體背彈面沒有任何的坍塌破壞。深入研究了在侵徹作用下的瞬間破壞過程與機(jī)理,對功能梯度水泥基復(fù)合材料的在侵徹作用下的動態(tài)響應(yīng)效應(yīng)進(jìn)行了理論分析。采用Autodyn有限元軟件對含有不同間距陶瓷粗骨料的功能梯度水泥基復(fù)合材料靶體的侵徹過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,結(jié)果表明侵徹深度和開坑直徑隨著陶瓷粗骨料間距的增加而增加。當(dāng)陶瓷粗骨料間距為4mm時,利用SPH算法模擬的侵徹深度和開坑直徑與實驗結(jié)果非常接近。通過試驗與模擬相結(jié)合,揭示了功能梯度水泥基復(fù)合材料侵徹破壞全過程與動態(tài)響應(yīng)規(guī)律。
[Abstract]:The emergence of high-tech weapons in endlessly poses a severe challenge to the protection engineering, in order to resist the repeated penetration and destruction of precision-guided weapons. It is necessary to improve the ability of protective materials and structures to resist multiple blows. Functionally gradient cement matrix composites have excellent penetration and explosion resistance. In this paper, the influence of steel fiber and high strength coarse aggregate on the static mechanical properties of ultra-high performance cement matrix composites is discussed. The micro-mechanism of strengthening and toughening was analyzed. The compressive strength of super-high performance cement-based composites with 1.5% volume steel fiber was 187.4 MPA. The flexural strength is up to 13 MPA. The functional gradient cement matrix composites with double-layer and three-layer structure have been prepared by the excellent selection of ultra-high performance cement matrix composites. The second and third repeated penetration tests were carried out. The first penetration depth of the functionally gradient target SFG1 of the double-layer structure was 79% less than that of the C50 concrete target. The second penetration depth is reduced by 53. The first penetration depth of the functionally gradient target TFG3 of the three-layer structure is 61 mm, which is 65% less than that of the C50 concrete target. And the area of the projectile surface is the smallest. After multiple penetration, there is no collapse damage on the surface of the functionally graded target. The process and mechanism of the instantaneous damage under the penetration are studied in depth. The dynamic response of functionally gradient cement-based composites under penetration was theoretically analyzed. The functionally graded cement-based composites with different spacing ceramic coarse aggregate were prepared by Autodyn finite element software. The penetration process of material target is simulated numerically. The results show that the penetration depth and hole diameter increase with the increase of ceramic coarse aggregate spacing, when the ceramic coarse aggregate spacing is 4 mm. The penetration depth and hole diameter simulated by SPH algorithm are very close to the experimental results. The whole process and dynamic response of the penetration failure of functionally gradient cement matrix composites are revealed by combining the experiment and simulation.
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：E95;TB33

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本文編號：1425192