含氮奥氏体钢与马氏体钢的抗弹行为研究

对不同状态含氮奥氏体钢板和马氏体钢板进行了抗枪弹与抗杆式模拟弹试验,分析了它们的穿甲机理。含氮奥氏体钢具有优良的抗弹性能,并优于传统马氏体钢的抗弹性能。马氏体钢抗杆式模拟弹防护系数随着强度的提高而提高,呈线性关系,含氮奥氏体钢穿甲防护系数远远高于同一强度级别的马氏体钢。研究表明,含氮奥氏体钢的抗弹性能的提高主要通过冲击硬化,动态强度明显提高,以及通过塑性变形区域增加,使弹丸更多的能量转换成塑性变形能。     

抗弹陶瓷的特殊耗能机制研究

以刚玉系抗弹陶瓷为研究对象 ,测定其防护系数和相关性能 ,通过结构分析研究其抗弹机理 ,并提出陶瓷的特殊耗能机制 ,试图揭示陶瓷具有优良抗弹能力的本质     

不同厚度陶瓷与钢背板复合抗弹丸穿甲能力的实验研究

采用12.7mm穿甲燃烧弹,研究陶瓷/钢复合装甲当陶瓷支撑钢板厚度不同时抗弹性能的变化情况.靶板采用Al2O3陶瓷作为面板,背板采用高强度钢板,装甲铝合金为基板,背板与面板之间应粘结良好.研究结果表明:陶瓷面板厚度为10mm时,随着钢背板厚度增加,整体结构的抗弹能力提高;陶瓷面板厚度为8mm,钢背板厚度为1～2mm时,抗弹能力随着背板厚度增加变化不显著;面/背板间高粘接强度可保证陶瓷面板具有优良抗弹性能.     

SHS+HP法制备TiC基陶瓷-钢复合板性能研究

采用自蔓燃热压法(SHS+HP)成功制备了Ti C基金属陶瓷-钢复合板。对Ti C基金属陶瓷-钢复合板进行形貌、金相、显微硬度以及抗弹性能的测试与分析。结果表明,金属陶瓷与钢板实现了冶金结合,陶瓷层洛氏硬度(HRA)大于83,复合板对12.7 mm穿燃弹的防护系数大于2.10,超过了685钢和氧化铝,有望成为新一代复合装甲防护材料。     

长杆弹侵彻受约束A95陶瓷靶的实验研究

利用弹道靶系统,采用DOP方法,针对入射速度在1.0～1.5 km/s,使用35CrMnSi杆弹,对盖板(A3钢)/陶瓷靶(A95陶瓷)/鉴证靶(A3钢)复合靶进行垂直侵彻实验,研究陶瓷质量防护系数和厚度防护系数与入射速度的关系,得到该陶瓷质量防护系数及厚度防护系数与入射速度关系曲线中存在拐点这一重要现象,并作出了分析,为陶瓷抗侵彻理论和数值研究提供了新的依据,也为复合装甲的优化设计提供了参考.     

瑞典Swebor 500装甲钢

<正>Swebor 500钢是瑞典斯威堡钢有限公司所产的耐磨钢板和低合金抗弹防护钢。其化学成分为:0.32%C,0.60%Si,1.60%Mn,0.020%P,0.010%S,0.025%(S+P),还包括少量的Cr+B。厚为2~40 mm。低碳、锰含量、精细的控制加热、轧制和冷却工艺使Swebor装甲钢具有良好的硬度、高强度、焊接性能和抗弹性能的综合性能。该装甲钢可用于大多数防护对象。抗拉强度为1 700 MPa,屈服强度为1 250 MPa,硬度为450~520HB,伸长率为10%。     

复合装甲分析

<正> 前言 “金属-非金属”复合装甲是一种多层装甲结构。现已在装甲防护上得到应用,如英国“乔巴姆”装甲和苏联T-72坦克复合装甲等。试验表明,在等重情况下,“金属-非金属”复合装甲抗尾翼稳定超速脱壳穿甲弹(简称杆式弹)、破甲弹(包括反坦克导弹)和碎甲弹等较均质钢装甲、金属复合装甲其性能都有大幅度提高。因此,这种新型装甲所具有的良好综合防护性能,给长期处于落后状态的装甲防护带来希望。 由此而来的就是人们对这种新型装甲抗弹本质的认识。众所周知,弹板冲击是一个     

船用轻型陶瓷复合装甲抗弹性能实验研究

为探讨舰艇抵御高速破片弹遭侵彻的装甲防护结构,设计船用钢装甲和3种陶瓷复合装甲结构,并采用弹道冲击实验,研究其在高速破片冲击下的抗弹性能。结果表明:高速破片穿透普通舰艇结构后仍具有较强杀伤威力,必须为舰艇设置专门防护装甲抵御高速破片的冲击;高速破片冲击下,船用钢装甲的破坏模式为延性扩孔和剪切冲塞的组合形式;增加陶瓷面板后,钢背板的冲击响应类似于低速卵形弹冲击下的薄板穿甲,变形范围和变形程度大大增加,其变形失效模式有蝶形变形和花瓣开裂型穿甲,此外陶瓷对弹体的侵蚀、钝化及碎裂能大大降低弹体的侵彻能力,碎裂陶瓷锥的运动还将吸收部分弹体动能,降低弹体剩余速度,并和剩余弹体共同冲击背板;陶瓷复合装甲的单位面密度吸能量较船用钢提高35%以上,其结构质量较船用钢装甲轻25%以上。     

大倾角陶瓷复合装甲抗弹性能研究

为了提高装甲车辆的防护和机动能力,减轻其自重,采用25mm弹道炮和底推式105mm穿甲模拟弹进行试验,研究大倾角陶瓷复合装甲结构单元中陶瓷的厚度、倾角、约束条件等因素对抗穿甲性能的影响规律。运用DOP法评估陶瓷复合装甲的抗弹性能。研究结果表明：在大倾角情况下,陶瓷复合装甲的防护系数同样随着厚度的增加而降低;陶瓷复合装甲外置时的抗弹性能比内置时高,内置使用时选择合适的厚度也能获得很好的抗弹性能。     

基于最小面密度准则的双层复合结构的优化设计

基于改进的Florence模型和最小面密度为设计准则,构建优化设计目标函数,分别计算不同材料组合的双层复合结构抗弹极限速度、面背板最佳厚度比随面密度的变化曲线。采用防护系数的方法表征其抗弹性能。结果表明:SiC+TC4组合的复合结构面密度最小,防护系数最大,最佳厚度比为4.1~4.5;该方法可用于指导双层复合结构的优化设计。     

UHMWPE纤维二维织物抗弹道冲击性能

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维织物由于高模量、高强度、低密度等特点,被广泛应用于爆炸破片防护领域。基于Abaqus有限元分析方法,根据UHWMPE二维织物弹道冲击实验结果,建立UHMWPE二维织物的细观数值模型,并在细观纱线模型中考虑边界固定方式及尺寸效应的问题,同时开展弹道实验,对数值模型进行校正。鉴于细观纱线模型的纤维织物尺寸较小时对二维织物抗弹性能影响较大,而增加纤维织物尺寸带来了更多计算成本,建立细观-宏观混合尺度模型。该模型在提高计算效率的同时,其计算结果与实验结果具有良好的一致性。基于混合尺度模型,比较二维织物在不同头部形状弹丸（平头、尖头、球头）冲击下的弹道性能并与实验结果对比,主要评估参量为弹道极限和织物失效形式。结果表明：二维编织物抗平头弹冲击性能最优;在100 m/s 以下的低速冲击下,抗尖头弹冲击性能较球头弹更优;在100 m/s以上的高速冲击下,抗球头弹冲击性能较尖头弹更优。     

轻型陶瓷/金属复合装甲抗弹机理研究

为探讨轻型陶瓷复合装甲抗弹机理,采用弹道冲击试验研究了高速破片冲击下轻型陶瓷/金属复合装甲的冲击响应,对弹体、陶瓷面板及金属背板的破坏现象进行了物理描述和唯象分析,指出了陶瓷面板和金属背板的破坏模式,分析了陶瓷/金属复合装甲的弹道吸能机理及抗弹性能。结果表明,锥形碎裂是陶瓷面板的主要破坏模式,其宏观裂纹主要有：径向、环向及与初始表面法线方向约65°夹角向外扩展的锥形裂纹;此外还会形成与背表面法线间的夹角约为65°的倒锥形断裂面。背板的变形范围、破坏程度及破坏模式均与船用钢靶板有较大区别,当弹速低于靶板弹道极限时,背板变形模式为隆起-碟型变形,当弹速大于靶板弹道极限时,随着陶瓷面板相对厚度的增加,金属背板的破坏失效模式有：剪切冲塞失效、碟型变形-剪切-花瓣型失效、碟型变形-花瓣型失效;弹体动能主要耗散在弹体和背板的破坏与变形;弹道极限速度附近,弹体和金属背板破坏吸能量会由于陶瓷面板的相对厚度不同而不同,但他们的总吸能量可占弹体初始冲击动能的90%以上,而陶瓷面板碎裂及反冲击方向喷射的动能小于弹体初始冲击动能的10%。     

枪弹冲击防弹头盔致头部非贯穿性损伤的数值模拟研究

新型防弹头盔虽能对头部提供良好的保护,但也常引起颅骨骨折与脑损伤。防弹头盔在高速弹体冲击下引起的头部非贯穿性损伤的机理难以理解,目前还缺少相应的参数与测试方法对该类损伤进行有效评估。利用已建立及通过验证的人体头部生物力学模型与防弹头盔有限元模型, 并通过加载手枪弹以386 m/s的速度冲击防弹头盔的仿真研究,获得头盔非贯穿下人体头部的生物力学响应。仿真结果表明,头盔通过背面变形接触头部易引起颅骨骨折与高颅内压力。对比分析了有无衬垫泡沫及6 mm和12 mm泡沫内饰衬垫厚度对头部损伤的影响：有泡沫作用下的颅内压力峰值降低20.6%,头盔的背面变形量减少约10%;6 mm厚衬垫泡沫作用下颅骨出现骨折,12 mm厚衬垫泡沫作用下颅内压力峰值减少50%,头盔的背面变形减少10%.     

纤维增强铝层压板复合材料(FRALL)的弹道冲击贯穿

介绍了对纤维增强铝层压板在Φ９５６ 钢球弹道冲击下贯穿坏的实验研究结果,对其破坏现象、破坏机理以及在不同纤维增强情况下的抗弹性能进行了比较、分析．     

复合蜂窝夹芯板的防弹机理及其应用

概述了复合蜂窝夹芯板的特性及其在军用、民用防护装备中的应用,讨论了新型钢质蜂窝夹芯板的结构设计、性能特点、制造方法和防弹机理,探讨了利用其轻质结构和优异的防弹性能,制备高性能、低成本防弹车和人体防护材料(防弹衣、防弹背心、防弹头盔)用防弹板的可行性。     

高应变率下弹道明胶的本构模型研究

为了更好地进行枪弹和破片终点效应的数值模拟工作,综述了弹道明胶物理性质的实验研究现状;分析了应变率相关超弹性本构模型和流体弹塑性本构模型的特点,结合相关实验数据推导得到了弹道明胶的状态方程系数;进行了球形杀伤元高速侵彻弹道明胶的实验,并建立了对应的有限元模型;两种不同本构模型得到的数值结果与实验数据的对比表明,在高应变率下流体弹塑性本构模型能更好地模拟弹道明胶响应。弹道明胶虽然是一种应变率敏感材料,但在高应变率下由高压导致的材料可压缩性占主导,其物理响应可以用一定形式的动载本构关系（流体弹塑性本构）予以近似。     

新型超高分子量聚乙烯膜材料防弹性能及机理

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）膜材料是近年来出现的新型防弹材料,具有与UHMWPE防弹无纬布不同的结构形式。采用1.1 g标准模拟破片、51式7.62 mm钢被甲铅芯弹和9 mm巴拉贝鲁姆铜被甲铅芯弹,对两类UHMWPE材料叠层靶片进行射击试验,研究两类材料的分子量、结晶度、力学特征以及防弹效能系数对其弹道极限v₅₀值、比吸能值和凹陷深度方面的影响,对其防弹性能进行理论分析,并结合弹着点形貌,对比研究了两类材料的防弹机理。结果表明：两类材料的分子量、结晶度、拉伸强度以及拉伸模量与其防弹性能呈正相关,较小的断裂伸长率更有利于减小凹陷深度;膜材料的条带结构更有利于材料承载应力、能量传播和能量耗散。因此,UHMWPE膜材料在弹道防护领域将具有很好的应用前景。     

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢焊接接头组织及性能

高氮奥氏体不锈钢与603马氏体高强钢因优越的力学性能在装甲防护领域具有广阔的应用前景。根据“低强匹配”原则,采用ER307Mo奥氏体不锈钢焊丝对30 mm厚的高氮奥氏体不锈钢和603马氏体高强钢脉冲熔化极惰性气体保护焊对接焊接,并分析焊接接头微观组织及力学性能。研究结果表明：试验得到了表面成形良好、内部无裂纹、未熔合等缺陷的焊接接头;焊缝组织主要为奥氏体以及被奥氏体基体包围的铁素体树枝晶,高氮奥氏体不锈钢熔合线附近组织主要为奥氏体,603钢熔合线附近组织主要为条片状马氏体、贝氏体以及回火马氏体;接头的断裂形式以韧性断裂为主,存在少量的解理断裂特征,能谱仪点扫描结果表明,韧窝中心的第2相粒子为富Fe的碳化物;焊接接头的平均抗拉强度达722 MPa,平均断后延伸率达20.2%;焊缝金属的动态屈服强度为913 MPa,最大工程应力为2 045 MPa,抗冲击性能优于603钢母材。     

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。