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.     

钢筋混凝土靶厚度影响PELE侵彻效果的数值分析

为研究钢筋混凝土靶厚度对横向效应弹(Penetrator with Enhanced Lateral Effect,PELE)侵彻效果的影响,采用ANSYS/LS-DYNA3D软件,对PELE侵彻破坏不同厚度的钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)靶进行了数值计算。计算结果表明:利用质量和结构都相同的PELE以800 m·s-1的速度垂直撞击混凝土靶板,PELE可最大穿透80 cm厚的靶板,在该范围内,靶板由薄变厚时,弹体破碎愈加严重,弹体剩余轴向速度逐渐降低;对靶的侵彻随靶厚的增加,靶破坏效应先增强,然后减弱;当靶厚超过80 cm时,弹体的动能全部消耗于侵彻过程中。为验证仿真结果,进行了实弹实验,实验结果也表明:对靶的侵彻随靶厚的增加,破坏效应先增强,然后减弱,35 cm厚的靶板破坏最严重;验证了模拟结果的正确性和可靠性。     

Kevlar纤维层合板抗弹性能的数值模拟

采用Ansys/Ls-dyna建立了Kevlar纤维层合板的三维有限元模型,模拟了Kevlar纤维层合板的抗侵彻过程和抗弹性能,模拟结果与实验吻合较好,证明了模拟方法以及模型参数的合理性。在此基础上讨论了靶板的抗弹机理以及破坏方式,分析得到了随着靶板厚度的变化,抗弹性能会出现一个拐点,靶板破坏方式会发生变化,而在拐点之后,靶板厚度增加,靶板吸收能量减少,抗弹性能降低的结论。对某种特定弹体,存在一个合理的厚度匹配,以发挥Kevlar纤维层和板的抗弹性能。     

弹丸侵彻双层不同材质靶板的数值模拟

为加强装甲目标的防护能力及提高靶板的抗侵彻性能,对弹丸侵彻双层不同材质靶板进行数值模拟。建 立弹丸侵彻靶板的几何和仿真模型,采用ANSYS/LS-DYNA 软件,比较了3 种不同材料靶板的抗侵彻能力,对不 同材质的双层有、无间隔靶板组合的抗侵彻性能进行数值模拟,并对比了靶板排列顺序不同对靶板组合抗侵彻性能 的影响。模拟结果表明：双层不同材质的靶板组合的抗侵彻能力与两层靶板的材质和排列方式有关,双层间隔靶板 组合比双层无间隔靶板组合的抗侵彻性能更好。     

动能弹丸侵彻SFRC材料的显式动力有限元分析

应用显式动力有限元程序，对动能弹丸侵彻钢纤维混凝土（SFRC）进行了数值计算分析．弹丸作为刚体处理。为了描述钢纤维混凝土的非线性变形及断裂特性，计算中引入了Holmquist-Johnson-Cook累积损伤材料模型。侵彻深度计算结果与在Φ14．Smm弹道炮上所获得的实验数据相吻合，并很好地模拟了在侵彻过程中钢纤维混凝土靶的成坑，层裂现象。在此基础上分析了钢纤维混凝土这种新型复合材料抗侵彻性能的影响因素。     

叠层靶板的弹道侵彻数值仿真

结合v50弹击实验和侵彻形貌及纤维断口分析,本文采用非线性动态显式有限元分析软件ANSYS LS-DYNA5.6.1仿真了几种复合材料防弹靶板的抗弹道侵彻过程,弹头采用标准1.1g模拟弹片.进而分析了靶板在此类弹击下的破坏机理和吸能方式,定性地对靶板的选材、铺层顺序、层数和制造工艺等提出合理化建议,主要是沿靶板厚向应采用非均匀的三段式结构和工艺,从而有望为军盔、防弹衣等防护装备提高防弹性能提供帮助.     

弹丸侵彻多层靶板数值分析

应用ANSYS／LS—DYNA分析技术对弹丸侵彻三层均质靶板进行数值分析，获取弹丸侵彻靶板的速度、加速度变化曲线，并计算了弹丸侵彻三层靶板时的极限速度。通过分析不同弹速、不同弹重产生的弹丸速度及加速度的变化，找到其中的变化规律，为硬目标侵彻引信设计中的参数优化及抗高过载加速度传感器的选择提供理论依据，解决了过程计算的繁琐问题。     

HSFRC靶体的弹体侵彻试验与理论分析

为了研究高强纤维增强混凝土(HSFRC)材料的抗侵彻性能,采用2种不同弹头形状的刚性动能侵彻弹,对高强钢纤维增强混凝土和高强聚丙烯纤维增强混凝土靶体进行了侵彻试验和理论分析.给出了考虑弹靶摩擦阻力和弹头形状变化的混凝土靶体侵彻深度计算公式和侵彻试验数据,基于此,拟合得到了高强混凝土靶体经验强度参数的计算表达式并进行了试验验证,弥补了经典FORRESTAL公式中强度参数适用范围低于100MPa的不足.通过对比公式计算结果和试验数据,验证了文中提出的公式和分析方法对于弹体侵彻高强纤维增强混凝土靶体深度的计算较FORRESTAL公式有更广的应用范围和更高的预测精度.     

装填材料对PELE效应的影响

对装填不同材料弹芯的横向效应增强型侵彻体(PELE)侵彻靶板进行了数值计算,计算结果表明弹芯装填材料对横向效应有重要影响,给出了装填材料影响PELE横向效应的关键因素,随装填材料泊松比或弹性模量的增加,破片横向速度增大.结合数值计算,对PELE侵彻靶板进行了实验验证,实验结果与计算结果吻合较好.     

MCA法模拟研究骨料对混凝土靶抗弹性能的影响

采用自行研制的移动元胞自动机法数值软件,对弹以700 m／s的速度垂直侵彻骨料含量(质量分数)为20％,40％,60％三种配比混凝土靶的过程进行二维数值模拟计算。数值模拟结果表明,侵彻过程是一个局部破坏过程,侵彻点附近骨料的含量及分布对混凝土靶抗弹性能影响较大,并得到了侵彻深度与冲击速度的关系曲线,从而说明了本计算方法是计算和模拟高速侵彻问题的有效工具。     

层合板抗弹混杂结构优化试验研究

弹道冲击下具有一定混杂比例的纤维增强层合板,其抗弹效率与混杂结构相关。针对三种层间混杂层合板结构在微曲面柱形弹高速侵彻下的抗弹效率进行实验研究,并对其横向破坏模式展开分析,认为在弹道侵彻下层板结构横向纤维层存在吸能变形模式和抗弹机理的差异,将导致不同层间混杂结构抗弹效率的发挥。同时基于层板结构的工艺要求,认为层间混杂结构是综合性能较好的混杂结构。     

纤维增强复合靶抗贯穿规律的研究

通过将球腔膨胀模型和柱腔模膨胀型相结合的方法 ,提出了一种计算纤维增强复合靶抗贯穿规律的新工程分析方法 ,此方法考虑了复合靶的各向异性特征和撞击所引起的冲击波的衰减效应 .利用新的分析方法完成了聚乙烯纤维增强复合靶和芳纶纤维增强复合靶抗贯穿规律的分析计算 .计算结果与我们自己所完成的实验结果符合良好     

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。     

复合材料层合板冲击模型研究现状

近年来复合材料被广泛应用于防护领域,其中以高性能纤维单层板、陶瓷板、金属泡沫板等单一或几种不同类型复合材料设计构成的层合板结构成为主要的复合材料防护结构形式。总结了复合材料层合板结构在冲击问题研究中分析模型的进展情况,侧重于能量耗散分析模型、应力波分析模型与损伤力学分析模型三个方面,对各分析模型进行了总结与评价,同时也对冲击中的试验方法、测试技术的进展情况进行了回顾。     

FRALL材料抗冲击贯穿的分析与计算

基于对 FRALL材料球形弹冲击贯穿的实验研究 ,本文提出了一种简化的冲击贯穿模型 ,既考虑了纤维单向铺设所造成的材料横观不同性 ,又考虑了铝层及纤维中基体的阻力作用。该模型的近似分析计算结果与实验结果较吻合     

穿甲弹垂直侵彻陶瓷复合靶弹道极限速度的研究

为研究7.62 mm穿甲弹垂直侵彻陶瓷金属复合靶板的弹道极限速度,基于能量守恒提出一种改进的理论分析模型,进行了7.62 mm穿甲子弹侵彻陶瓷/装甲钢复合靶板的试验研究,并通过理论分析的方法对试验结果进行验证计算。研究结果发现:陶瓷/装甲钢复合靶板利用该理论分析模型计算出的弹道极限速度与弹道试验结果吻合的较好;综合理论分析和数值模拟分析结果,得出弹道极限速度与陶瓷锥质量正相关。基于理论模型的可靠性,可预测不同复合靶板厚度下弹芯剩余高度,得出陶瓷厚度是决定弹芯剩余高度主要因素。     

Twaron织物树脂层压复合材料靶板剩余速度的研究

利用MTS801材料测试系统，旋转盘式杆杆型冲击抖动拉伸试验装置和弹道冲击侵彻测试装置，分别对Twaron纤维材料的应变率效应，Twaron织物树脂层压复合材料靶板的准静态和弹道冲击侵彻进行了测试研究，提出了基于准静态侵彻测试结果的预测Twaron织物树脂层压复合材料靶板剩余速度的简单能量模型。     

撞击位置对陶瓷/纤维复合材料板抗弹评价的影响

为了准确表征陶瓷/纤维轻型装甲复合材料的抗侵彻性能,提高抗弹性能评估的可靠性,通过12.7 mm穿甲燃烧弹打击侵彻被测靶板的DOP试验方法,以质量防护系数表征分析了陶瓷/纤维复合装甲板在不同打击位置的抗侵彻能力。数据表明:以陶瓷片铺层的复合装甲板在不同打击点的抗弹性能分散性较大,存在抗侵彻典型区域和危险点,弹体着靶位置影响对其抗弹性能的评价。只有充分考虑危险点的试验数据,陶瓷/纤维复合装甲板的抗弹性能试验评估才能更准确、可靠。     

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.     

子弹垂直侵彻陶瓷/铝合金靶板的理论分析模型

本文针对子弹撞击陶瓷／铝合金复合靶板的实验现象,建立了冲击载荷作用下薄板的动态响应模型。在给定的靶板条件下,该模型可以仿真在冲击载荷作用下靶板的弹道极限速度,并且把该模型与其它的模型进行了比较和实验验证,实验结果和数值结果具有较好的一致性。