编织复合材料弹道冲击破坏形态及模式

通过观测 1 2× 4型和 1 2× 6型两种厚度 Twaron/环氧四步法三维编织复合材料在 3 0 0～ 70 0 m/ s速度范围内弹道冲击破坏的宏观形态和细观形态 ,发现复合材料在受弹道冲击的入射面以纤维和基体剪切、压缩破坏为主要破坏模式 ,出射面以纤维拉伸破坏为主要破坏模式 .在三维编织复合材料弹道冲击破坏分析计算中 ,破坏模式的确立可使破坏准则的选择更准确合理 ,对进一步改进复合材料抗弹靶体的结构设计和材料设计有指导作用     

高速弹丸冲击下复合材料层合板损伤特性仿真研究

为研究复合材料层合板在高速冲击下的损伤特性,通过有限元仿真方法,分析3种不同厚度的Kevlar纤维层合板及UHMWPE层合板在圆柱体、球体、立方体3种弹丸冲击作用下的变形破坏情况,得到3种层合板主要的总体变形破坏模式,并将结果与试验现象进行对比,明确弹丸初始动能与层合板总体变形破坏模式之间的关系。结果表明:高速弹丸冲击作用下,复合材料层合板的宏观破坏模式有整体弯曲变形、拉伸分层破坏和局部穿透破坏;对于UHMWPE材料,弹丸速度处于总体弯曲变形区与拉伸分层破坏区分界线时的吸能约为弹道极限时吸能的一半,而Kevlar纤维的吸能将超过弹道极限吸能的一半;当层合板受到圆柱体或立方体的冲击时,最大吸能将发生在弹道极限时,而球体的最大吸能发生在弹丸速度大于弹道极限时。     

弹丸低速贯穿纤维与金属组合薄靶板的试验研究

为研究半穿甲战斗部动能侵彻下舰船舷侧复合装甲结构的抗穿甲机理,以均质钢板前置复合材料板模拟舰船舷侧复合装甲结构,采用低速弹道冲击试验,研究了结构的典型破坏模式和吸能机理,分析了前置复合装甲板的面密度对组合结构靶板整体抗穿甲性能的影响。在此基础上,根据靶板的破坏模式,得到了球头弹丸低速贯穿组合靶板的剩余速度预测公式。结果表明,组合靶板在弹丸低速冲击下主要呈现局部破坏,前置复合装甲板的破坏模式主要为纤维拉伸断裂,迎弹面存在少量的纤维剪切断裂,而钢质背板则主要呈现花瓣开裂破坏;组合靶板的整体抗弹性能随前置复合装甲板面密度的增加而提高;将理论预测剩余速度值与实验结果进行了比较,二者吻合较好。     

高聚物基层压复合材料弹道冲击破坏机理

以侵彻能力很强的钢芯尖头弹作为弹体，通过对靶板表观损伤模式的观察和分析、靶板的剖面观察和弹孔处断裂纤维的SEM观察，研究了Twaron热固性层压复合材料靶板、PVA热固性和热塑性层压复合材料靶板的弹道冲击破坏机理。     

纤维增强复合材料抗弹吸能特性研究

为研究树脂基纤维增强复合材料的抗弹吸能特性和机制,采用4.5 g球形碎片模拟弹,对不同基体的玻璃纤维和芳纶纤维增强复合材料板进行了弹道极限V50和抗冲击贯穿试验,分析了不同冲击状态下各复合材料靶板的吸能特性和破坏特点.研究发现,增强纤维的应变率效应会显著地反映到复合材料板的抗弹吸能特性中,破坏模式决定复合材料板的抗弹吸能能力;弹体冲击入射速度、纤维与基体的界面特性是影响复合材料板抗弹吸能的重要因素.结果表明,在一定速度下的贯穿比吸能试验方法,可有效地评价和比较各树脂基纤维增强复合材料板的抗弹性能,该试验方法是对V50试验方法的有效补充.     

破片群侵彻纤维增强层合板破坏机理及穿甲能力等效方法

为开展破片群侵彻下纤维增强层合板的防护设计,采用瞬态非线性有限元,进行了破片群侵彻下纤维增强层合板破坏机理的研究。阐明破片群侵彻下纤维增强层合板的破坏模式及过程,揭示破片群侵彻能力的增强效应,并分析破片数量、破片初速和破片间距因素对其影响规律,提出了破片群穿甲能力的等效方法。结果表明：与单破片侵彻相比,破片群的穿甲能力大大增强,其可与增大长度的单破片穿甲能力等效,为破片群侵彻下结构的穿甲防护设计提供了参考。     

热固性树脂基玄武岩纤维复合材料性能的研究

为了研究树脂基玄武岩纤维增强复合材料的力学性能,对两批四组试件分别进行冲压式剪切试验,研究每组复合材料试件在准静态下的剪切强度。结果表明:玄武岩纤维增强复合材料在受准静态剪切载荷时,主要破坏形式表现为纤维的拉伸破坏、基体碎裂和分层;不同树脂基体影响复合材料板的剪切强度大小,而不同树脂含量主要影响其承载历程和载荷-应变关系,但树脂含量较低时更会突显玄武岩纤维性能的离散性。     

超短钢纤维混凝土抗侵彻性能的实验研究

开展了半球头杆弹侵彻纤维体积含量分别为0、3%和6%的钢纤维增强混凝土靶板的实验研究,测得了侵彻弹的初始速度和剩余速度,观测和分析了靶板的破坏形态.实验结果表明,随着钢纤维体积含量的增加,杆弹的速度消耗加大,靶板的吸能增加,靶板的破坏程度减弱;超短铜纤维能明显增强混凝土材料的抗侵彻性能,随纤维含量的提高增强效果更佳.     

碳/环氧树脂压力容器强度设计准则

由先进的复合材料制成的压力容器用在许多尖端的和临界强度的设计中,例如,其中包括火箭发动机壳体。但是对纤维复合材料结构的破坏准则还不完全了解。以前利用实验室双向试验设备对普通碳/环氧树脂层压材料的破坏研究表明对拉伸载荷,纤维方向额定应力或应变可作为破坏准则,而与应力状态无关。分析了压力容器增强材料最近的双向试验结果,结果表明与以前的研究相符。由此说明用纤维方向的额定应力或应变作为破坏准则可设计碳/环氧树脂压力容器,类似的破坏准则适用于更多的普通的碳/环氧树脂层压材料。     

非标准条件对一维弹道修正弹弹道稳定性影响的研究

分析了阻力片打开前后弹丸弹道稳定性的变化规律,分析了弹道风、初始角速度扰动对一维弹道修正弹弹道稳定性的影响。以某型100 mm一维弹道修正弹为研究对象,建立了6自由度刚体弹道模型。仿真结果表明：弹道风、初始角速度扰动对一维弹道修正弹弹道稳定性的影响较小,在一般气象条件及初始扰动下,阻力片打开后弹丸可稳定飞行;阻力片打开会使弹丸攻角增大并伴随一定幅值的振荡,陀螺稳定性增强,动态稳定性先减弱后增强,追随稳定性减弱,落点侧偏有一定增加。     

UHMWPE纤维层合板防弹性能数值分析研究

为研究UHMWPE纤维层合板的抗弹性能,将力学本构模型简化为面内"各向同性"模型和层间"节点力"模型,利用Abaqus 6.9实现全部分析过程,并根据分析结果讨论UHMWPE纤维层合板的失效模式。研究表明:简化后的模型能够较好地模拟UHMWPE纤维层合板的抗弹过程;在立方体破片高速侵彻时,靶板表现出明显的3阶段破坏,弹体发生镦粗和侵蚀现象,剩余速度和靶板变形的凸包高度跟试验值较为一致。     

不同强度的40CrNi2Mo钢抗弹性能研究

为了研究抗拉强度对钢板抗弹性能的影响,利用12.7mm穿甲燃烧弹对18mm厚不同抗拉强度的40CrNi2Mo钢板进行抗弹性能测试。观察不同弹速下钢板出现的损伤形貌,弹坑周围裂纹和绝热剪切带的形成位置和数量,评定背面强度极限。分析不同抗拉强度钢板的穿甲机理。结果表明:抗弹性能随着抗拉强度的提高,呈现非单调变化的趋势;抗拉强度在1270MPa以下,钢板出现塑性扩孔破坏,弹坑周围基本不形成绝热剪切带与裂纹;抗拉强度在1270MPa至1700MPa之间,由于绝热剪切带的形成与扩展,钢板损伤形式由塑性扩孔向冲塞破坏转变;抗拉强度超过1700MPa,由于板内裂纹的形成与扩展,钢板出现崩落。     

小口径可燃药筒与发射药匹配性研究

采用密闭爆发容器试验的方式,研究不同配方的可燃药筒和不同配比混合装药的燃烧性能,并通过内弹 道性能试验研究不同发射药与可燃药筒占比下的内弹道性能及其燃尽性。试验结果表明：合适比例的含能纤维能提 高药筒的燃速和力学性能,采用3/7-单作为主装药与可燃药筒配合能有效提高内弹道性能和燃尽性,可提高内弹道 模型的准确性。     

UHMWPE板对平头和卵形弹撞击试验研究

为研究超高分子聚乙烯板的抗冲击性能,以不同厚度超高分子量聚乙烯平板为靶体,用一级轻气炮分别发射平头和卵形弹开展打靶试验。通过分析靶板厚度、弹体头部形状对靶板弹道极限及能量吸收的影响,分析靶板损伤形貌及机理特征。结果表明:随靶板厚度增加,弹道极限非线性递增;弹体头部形状对弹道极限影响明显;卵形弹撞击靶板时破坏由"盘形凹陷"转为"延性扩孔"。随弹体初始动能增大,头部形状对靶板能量吸收率的影响越来越显著。平头弹侵彻靶板过程为先延性扩孔侵彻,压缩弹体前方靶材料,弹体周围剪切变形,最终形成冲塞和弹出。     

叠层装甲材料的声阻抗匹配与抗弹性能的关系研究

对叠层装甲设计中所用材料的声阻抗匹配与结构抗弹性能的关系进行了理论研究和实弹考核。结果表明 ,叠层材料相邻两层声阻抗差越大 ,其抗弹性能越好     

用于复合防弹衣的铝合金面板的改进

由于采用 7A5 2铝合金装甲板与进口防弹尼龙制成的防弹衣不能满足 5 4式手枪铅芯弹抗弹性能指标要求 ,对 7A5 2铝合金进行了研究。通过对 7A5 2铝合金成分与热处理工艺设计调整 ,提高了抗弹性能 ,达到了防弹衣指标要求 ,并投入了小批量生产 ,现已装备应用     

组合间隙对纤维/陶瓷复合板抗弹性能的影响

为了研究纤维/陶瓷复合材料板与装甲钢背板的组合间隙对其抗弹性能的影响,进行了纤维/陶瓷复合材料板抗穿甲弹性能试验,发现组合间隙对复合材料板抗穿甲弹侵彻能力存在一个快速转变区,同时分析了成因机制.研究认为,组合间隙对纤维/陶瓷复合材料板抗弹性能的负面影响是明显的,组合间隙对复合板抗侵彻能力的影响程度与陶瓷片的厚度有关.     

战术弹道导弹弹道仿真建模技术研究

在弹道导弹防御系统仿真中,需对战术弹道导弹的弹道进行仿真。一般而言,近程弹道导弹为抛物线型弹道,中远程弹道导弹为椭圆型弹道。依据上述两种弹道不同的特点,文中对这两种弹道分三段(助推段、自由飞段、再入段)建立了不同的仿真模型。该模型为反导体系的仿真提供了一个较为理想的作战对象,提高了仿真结果的可信度。     

基于IMM-CKF的弹道再入目标跟踪研究

该文研究了弹道系数未知的弹道再入目标的跟踪问题.针对现有再入目标跟踪方法对弹道系数初值设定以及噪声协方差的设置比较敏感的问题,采用了数值精度高、稳定性好且计算量较小的求容积卡尔曼滤波(CKF)算法作为跟踪滤波器,并分别设计了由不同弹道系数模型构成的交互式多模型(IMM)算法以及由不同噪声协方差模型组成的IMM算法.仿真结果表明,该文设计的两种IMM算法都能显著提高跟踪精度以及对弹道系数估计的收敛速度.