弹体侵彻陶瓷/金属复合靶板问题的研究

针对弹体侵彻陶瓷/金属复合靶板的问题,将弹体的墩粗变形、陶瓷面板碎裂及陶瓷锥的形成变化和金属背板的变形结合起来,建立了可变形弹体垂直侵彻陶瓷/金属靶板的理论分析模型.利用大型非线性有限元程序LS-DYNA3D,对平头弹侵彻陶瓷/金属复合靶板的问题进行数值模拟,得到了陶瓷/金属复合靶板受弹体侵彻的变形过程.最后给出了典型位置的位移随时间的变化曲线,理论模型分析结果和数值模拟结果与实验结果进行了对比,吻合很好.说明理论分析模型的正确性和数值模拟结果的可靠性,可以为复合靶板的设计提供有利依据.     

金属薄靶板冲塞破坏最小穿透能量分析

基于大量弹道极限试验分析和高应变率下材料的简化热塑性本构关系,提出一种计算塑性金属靶板在刚性平头弹亚弹速冲击下冲塞剪切耗能的简化模型,建立了刚性平头弹穿透靶板所需最小能量(最小穿透能量)的无量纲表达式,得到一个计算低碳钢靶板最小穿透能量的半理论半经验公式。介绍并分析讨论了现有金属靶板最小穿透能量经验公式,得到一些有意义的结论。经分析比较,表明本文公式适用性较广、精度较好。     

柱形弹撞击陶瓷/金属复合板的Florence模型修正研究

以Florence模型为基础提出了一种修正模型,可以用于求解金属/陶瓷复合装甲板的弹道极限速度.修正模型考虑到弹体在撞击过程中的变形,在原始Florence模型基础上,结合泰勒理论来计算弹体变形能.修正方程的理论解与Winkins的实验值较为吻合.最后根据修正的Florence模型,分析了板厚参数对靶板弹道极限速度的影...     

分析金属装甲弹道极限的两阶段模型

基于大量弹道试验分析,考虑靶板背面自由边界的影响,提出一个分析刚性尖头弹垂直撞击中等厚度理想弹塑性材料靶板弹道极限的两阶段工程模型.由圆柱形空腔膨胀理论和功能原理导出第一阶段延性扩孔耗能表达式,按薄靶板最小穿透能量的简化分析模型计算第二阶段耗能,由两阶段总的耗能最小确定第一阶段的侵彻深度,从而得到最小穿透能量的解析解.经与金属装甲弹道试验比较,表明两阶段工程模型计算结果与试验吻合较好,比现有单一延性扩孔模型精度高.     

陶瓷/金属复合靶抗侵彻性能的数值模拟方法研究

采用自主开发的欧拉型二维爆炸与冲击问题仿真软件EXPLOSION-2D对钨杆侵彻陶瓷/金属复合靶板进行了数值模拟研究。为了描述陶瓷材料的损伤特性,在软件中嵌入JH-2本构模型及通过平板撞击实验结果拟合得到的高压状态方程。在质点网格法的基础上,给出了在欧拉算法下脆性材料累积损伤、破坏的数值算法。采用上述模型及算法研究了不同陶瓷片厚度条件下陶瓷/金属复合靶板的抗侵彻性能,分析了陶瓷靶损伤演化规律和侵彻过程。数值模拟结果与DOP(侵彻深度实验)结果吻合得较好,验证了该文模型和算法的有效性。     

爆炸产生破片对陶瓷/纤维复合靶板的侵彻分析

采用Ansys/LS-DYNA程序,对平头柱形破片以706 m/s速度正入射陶瓷/纤维复合靶板的侵彻过程进行分析,得出了复合靶板的防护能力与陶瓷层、纤维层厚度的变化规律.通过弹靶撞击实验和模拟曲线分析.进一步优化了复合靶板的结构参数.     

尖头弹侵彻延性金属靶板弹道极限的解析模型

现有的尖头弹侵彻金属靶板的弹道极限计算模型往往需要大量的试验数据和靶板材料的动态性能参数,且没有考虑侵彻速度对侵彻效果的影响,这给工程应用带来了很大的不便和误差。基于这一问题,考虑速度效应和靶板材料参数对侵彻的影响,结合流体动力学原理与动态空穴膨胀理论,分别提出了双模式和单模式侵彻模型。双模式侵彻模型的侵彻过程可分为两个阶段：流体动力变形阶段和塑性变形阶段,当侵彻速度小于靶材产生流体动力变形的临界速度时,侵彻进入塑性变形阶段,根据功能原理,建立了计算弹道极限的解析模型;单模式侵彻模型仅考虑塑性变形阶段。解析模型计算的弹道极限与弹道试验结果吻合的较好,且模型中不涉及弹道试验数据和靶板材料的动态性能参数,易于迅速求解,便于工程应用,可用于对延性金属靶板抗尖头弹侵彻能力的评估。     

N形装甲板抗穿甲弹侵彻性能数值模拟

面向军用车辆弹道防护需求,针对一种由孔板、斜板和基板组成的N形结构装甲板,进行了其抗7.62 mm穿甲弹侵彻性能的数值模拟分析.在验证数值模拟方法有效性的基础上,仿真了子弹对N形装甲板的侵彻过程并分析了其特殊的抗弹机理;研究了弹着点位置对装甲板抗弹性能的影响,结果表明,弹着点位置的不同会导致穿甲弹的侵彻路径和剩余速度的...     

陶瓷/纤维/阻尼复合靶板抗冲击性能及优化

随着弹体的侵彻能力逐渐增强,复合防弹装甲成为不可或缺的装备之一。基于ANSYS建立了陶瓷/纤维/阻尼复合防弹靶板的冲击有限元模型,揭示了材料参数和几何参数对复合防弹靶板的影响规律,利用多目标遗传算法优化了碳化硅陶瓷/碳纤维/超高分子量聚乙烯纤维/背层阻尼复合防弹靶板结构,并通过实验验证了优化设计结果的可信性。结果表明：同面密度条件下,涂刷一定厚度背层阻尼对靶板防弹性能的提升较为显著;采用遗传算法优化后的复合防弹靶板结构为：6.9mm碳化硅陶瓷/4.8mm碳纤维层合板/6.0mm超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维层合板/1.1mm阻尼,面密度为36.236kg/m²。相同防弹性能条件下,与陶瓷/装甲钢结构靶板相比,优化后的靶板面密度降低超过49%。     

弹体撞击半无限金属靶极限侵彻深度分析

基于空腔膨胀理论和修正的流体动力学理论,提出了球形弹头弹体侵彻半无限金属靶深度的计算方法.进而根据侵彻极限状态得出的极限撞击速度,得到了极限侵彻深度计算公式,并与试验数据进行对比分析,验证了此种方法的实用性.     

装配式自复位耗能支撑恢复力模型与试验验证

提出一种装配式自复位耗能（ASCED）支撑,该支撑主要由核心杆、外管、摩擦耗能系统和碟簧复位系统组成。对ASCED支撑在低周往复荷载作用下的工作原理及力学性能进行了介绍,基于经典的Bouc-Wen模型建立了ASCED支撑的恢复力模型。设计并加工了一长为1.2 m的ASCED支撑试件,对其进行了拟静力试验,研究了支撑滞回特性、耗能能力、残余变形等性能。结果表明在低周往复荷载下支撑的摩擦耗能系统与碟簧复位系统能有效的共同工作,呈现出饱满的旗形滞回曲线,具有稳定的耗能能力和良好的自复位性能。恢复力模型计算得到的支撑滞回曲线与试验结果吻合较好,残余变形接近,表明所建立的恢复力模型能够准确描述ASCED支撑在低周往复荷载下的滞回特性及自复位性能。     

无机盐/陶瓷基复合储能材料的制备和性能

研究了Ｎａ２ＣＯ３－ＢａＣＯ３／ＭｇＯ和Ｎａ２ＳＯ４／ＳｉＯ２两种显热／潜热复合储能材料的性能,稳定性及无机盐在多孔陶瓷体微结构内的容积份额与成型压力、烧结温度、升温速度、保温时间以及添加剂的性质等因素的关系,得到了材料的最佳配方和制备工艺。     

Iwan模型非线性恢复力及能量耗散计算研究

广泛应用于装配结构中的螺栓连接会对整个结构的动力响应产生显著的影响,可见,研究这类连接部位的动力学行为具有重要的意义。该文对描述此类连接形式的动力学行为的Iwan模型进行了深入的研究。首先推导了当构成模型的Jenkins单元的屈服力满足均匀分布的情况下,Iwan模型分别处于局部滑移和整体滑移运动时的描述模型恢复力的分段非线性函数,并对其进行了归一化处理;接着在其基础上,推导了在这两类滑移运动中,模型周期能量耗散的归一化计算公式;最后还进一步对修正Iwan模型进行了研究。研究成果为研究装配结构的结构阻尼和非线性动力学行为奠定了基础。     

冲击荷载作用下岩土材料能量耗散的有限元分析

当海上平台落物或商船抛锚会对海底管线造成一定的损害。通常的防护措施是管线的上部覆盖一层岩土材料,耗散部分落物冲击。运用非线性有限元程序Ls-DYNA/ANSYS对岩土材料耗散冲击物产生的能量的能力进行了数值模拟。对于碎石层的计算结果与挪威海洋工程规范中依据实验得到的结果一致,验证了该程序用于研究材料层能量消散能力方面的适用性。由于缺乏与粘土相关的研究,该文采用Ls-DYNA/ANSYS程序对粘土材料层消散能量能力进行了分析计算,成果可供海底管线保护设计的参考。     

复合材料层板疲劳损伤的有效能耗分析法

通过对纤维增强复合材料层板疲劳过程中能量耗散的不可逆过程的分析,并考虑不同加载次序,建立了一种以有效能耗为基础的非线性疲劳损伤累积法则.并从理论和实验证明了该法则能正确的反映载荷次序效应等疲劳累积损伤规律.     

带耗能减震层框架-核心筒结构的简化模型与减震机理研究

提出带耗能减震层框架-核心筒结构的简化模型,将减震层等效为抗转刚度弹簧和抗转阻尼弹簧,构造减震层上部和下部的振型函数,采用假定振型法和虚功原理,推导带耗能减震层框架-核心筒结构在地震作用下的振动控制方程。以典型带耗能减震层框架-核心筒结构为例,采用MATLAB语言编制该简化模型的振动控制方程程序,并与ETABS软件建立的有限元模型进行相互验证,研究带耗能减震层框架-核心筒结构的地震反应和减震机理。研究结果表明:提出的带耗能减震层框架-核心筒结构简化模型有效、可行;利用振动方程的显示表达式揭示了带耗能减震层框架-核心筒结构的减震机理;由复模态分析方法进一步确定了不同减震层位置时结构阻尼的变化规律,优化设计的复模态阻尼比及阻尼器的优化阻尼系数可用于该类结构的初步设计。     

预压弹簧自恢复耗能支撑恢复力模型与滞回特性研究

为研究新型预压弹簧自恢复耗能支撑结构的自恢复性能和耗能性能,对预压弹簧自恢复耗能支撑在低周往复荷载作用下的滞回特性进行了模拟研究,分析了自恢复耗能支撑旗形滞回曲线的特点,给出了支撑恢复力的计算方法,建立了基于Bouc-Wen模型的预压弹簧自恢复耗能支撑恢复力模型,并与ANSYS数值模拟结果进行了对比,结果表明建立的恢复力模型可准确模拟支撑在动力荷载作用下的力学性能。恢复力-位移曲线整体吻合程度较高,该恢复力模型对自恢复耗能支撑结构的设计及抗震性能研究具有较好的参考价值。