SiC/UHMWPE防弹插板在步枪弹侵彻下的动态响应研究

作     者：刘东旭 温垚珂 董方栋 覃彬 夏海龙 罗小豪 LIU Dongxu;WEN Yaoke;DONG Fangdong;QIN Bin;XIA Hailong;LUO Xiaohao

作者机构：南京理工大学机械工程学院南京210094 瞬态冲击技术重点实验室北京102202 中国兵器工业第208研究所北京102202 重庆长江电工工业集团有限公司枪弹开发中心重庆401336 

基　　金：国家自然科学基金(11872215) 国防基础科研项目(JCKYS201909C001) 军委科技委基础加强计划技术领域基金(2020-JCJQ-JJ-403,2019-JCJQ-JJ-373) 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2023年第42卷第12期

页      码：264-273页

摘      要：对防弹插板在高速冲击下的动态力学响应进行研究,不仅可为新型单兵防弹护装备研发提供指导,也可为高性能穿甲枪弹设计提供参考。首先建立了5.56 mm SS109步枪弹侵彻NIJⅢ级SiC/UHMWPE防弹插板的数值模型,采用JHB(Johnson-Holmquist-Beissel)本构和基于ABAQUS较件二次开发的VUMAT本构分别模拟SiC陶瓷和UHMWPE层合板,通过与基于3D-DIC的防弹插板试验结果对比验证了数值模型的准确性,获得了防弹插板背面变形(back face deformation,BFD)的动态响应过程,并开展了弹丸斜侵彻防弹插板的研究。仿真结果表明:弹丸在侵彻防弹插板40μs后速度从810m/s衰减至218 m/s,防弹插板与弹丸接触的陶瓷块严重碎裂;弹丸仅穿透了两层UHMWPE等效层,UHMWPE层合板弹着点区域产生纤维和基体损伤及分层,到700μs时BFD达到最大,为18.72 mm;防弹插板背面剪应变以弹着点为中心呈“L形”分布,UHMWPE层合板等效应力场呈“菱形”分布,且中间层等效应力水平最高。当弹丸以30°和45°角入射时,防弹插板的BFD峰值分别为11.59 mm和6.84 mm,比垂直入射时分别减小38.09%和64.46%。

主 题 词：冲击动力学 防弹插板 超高分子量聚乙烯 步枪弹 3D-DIC 

学科分类：08[工学] 0826[工学-生物医学工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.13465/j.cnki.jvs.2023.012.030

馆 藏 号：203122386...