梯度復(fù)合材料的抗彈性能數(shù)值模擬.pdf

1、機(jī)動(dòng)、靈活、快速是現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的特征。這一特征要求機(jī)動(dòng)裝甲車輛具有一定的防護(hù)能力的同時(shí)要求裝甲車輛整體重量保持在較低水平，以此提供裝甲車輛更好的機(jī)動(dòng)性，即要求裝甲輕型化。傳統(tǒng)的陶瓷金屬雙疊層裝甲雖然有一定的輕型化趨勢(shì)，但是陶瓷金屬界面上阻抗的不匹配，使得反射拉伸波對(duì)陶瓷面板造成損傷，造成陶瓷破碎錐現(xiàn)象。為了解決陶瓷金屬界面上阻抗不匹配問題，一種是研究新型陶瓷材料，另一種是研究梯度復(fù)合裝甲。梯度復(fù)合裝甲是陶瓷材料物性連續(xù)變化過渡到金屬材料物性

2、，具有沒有明顯的離散界面、抗沖擊能力更強(qiáng)、面密度低等特點(diǎn)，因此是一種理想的裝甲材料。但是對(duì)于梯度復(fù)合裝甲的抗彈機(jī)理研究還處于起步階段。
　　 本文對(duì)Al2O3/Steel梯度復(fù)合裝甲的梯度材料參數(shù)進(jìn)行了擬合確定，對(duì)梯度裝甲的抗彈機(jī)理進(jìn)行了探討性的研究，并提出一種梯度結(jié)構(gòu)性能參數(shù)的優(yōu)化方法，以期對(duì)梯度裝甲的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。本文主要內(nèi)容如下:
　　 首先由描述金屬材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的JC本構(gòu)模型與線性狀態(tài)方程，和描述陶瓷材料動(dòng)態(tài)

3、力學(xué)性能的JH2本構(gòu)料模型，依據(jù)細(xì)觀力學(xué)混合體積法，得到梯度材料的本構(gòu)模型。
　　 其次為了驗(yàn)證梯度材料的本構(gòu)模型的合理性，對(duì)梯度材料與雙疊層材料的抗彈性能進(jìn)行了對(duì)比。梯度材料抗彈性能優(yōu)于雙疊層材料。本文從靶板的應(yīng)力狀態(tài)以及材料的內(nèi)部應(yīng)力波傳播特性和由霍普金森桿得到的動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變曲線等三個(gè)方面對(duì)梯度材料的抗彈機(jī)理進(jìn)行了數(shù)值模擬研究。數(shù)值模擬結(jié)果表明:(1)，在子彈沖擊兩種靶板時(shí)，梯度材料的各層材料的抗彈性能比雙疊層靶板的有所增強(qiáng)

4、。(2) Al2O3/Steel梯度材料的等效彈性模量比Al2O3/Steel雙疊層材料高;(3)梯度材料內(nèi)部應(yīng)力反射波與透射波與雙疊層材料相比，達(dá)到波峰值的時(shí)間有一定的延遲。
　　 最后研究了不同梯度結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于梯度材料抗彈性能的影響，如梯度材料層數(shù)與梯度材料分布指數(shù)。結(jié)果表明考慮梯度層數(shù)影響時(shí)，6層的抗彈性能更好;考慮梯度材料分布指數(shù)時(shí)，梯度指數(shù)b=1時(shí)的抗彈性能更好。為了考慮更多的梯度分布形式，由于梯度結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)于梯度材料