摘要：[目的]旨在探究破片侵彻作用下高强聚乙烯(UHMWPE)纤维增强层合板的毁伤响应过程、失效模式转变和能量吸收特性。[方法]采用有限元软件ANSYS/AUTODYN,建立UHMWPE层合板抗破片侵彻数值模型,分析UHMWPE层合板的失效模式转变和能量吸收特性。[结果]破片侵彻作用下UHMWPE层合板的动态响应过程大致可以分为剪切冲塞阶段和拉伸变形阶段。破片入射速度和靶板厚度会直接影响靶板的能量吸收特性。靶板厚度越大,剪切冲塞模式占比越大。在靶板厚度不变的情况下,随着破片侵彻速度的提高,剪切冲塞模式占比越来越大,最终趋于稳定。在破片弹道极限速度以上初始小范围内,靶板吸能随破片入射速度增大有所减小,随后破片速度继续增加会扩大靶板剪切冲塞破坏范围,导致靶板整体吸能量增加。[结论]基于所建立的数值模型能够较好地模拟破片侵彻作用下UHMWPE层合板的动态响应过程,可以为UHMWPE材料在弹道防护领域的应用提供参考。

摘要：研究破片对(由钢板、纤维增强复合材料板及钢板叠合而成)纤维增强复合材料三明治板穿甲过程中能量转化规律。进行破片模拟弹丸(FSP)对不同结构三明治板高速穿甲数值仿真,获得FSP弹丸对16种三明治板的弹道极限,并与实验结果对比验证数值仿真的可信度。通过分析数值仿真结果,进一步研究破片临界贯穿条件下纤维增强复合材料三明治板各组成部分吸能比率与结构尺寸相关性。结果表明,不同厚度夹层板的吸能比率恒定(芳纶纤维10.41%,玻璃纤维2.68%),夹层板内能随厚度的增加呈二次函数增加。由此获得破片对纤维增强复合材料三明治板弹道极限速度计算方法。

摘要：为研究爆炸冲击波和破片联合作用下复合夹芯结构的防护能力和毁伤机理,采用TNT和预制破片开展了冲击波和破片联合作用下玻璃纤维夹芯结构的联合毁伤实验。研究玻璃纤维复合夹芯结构的毁伤特性,将其防护能力与芳纶、高强聚乙烯复合夹芯结构进行了量化对比,并分析了冲击波和破片联合作用下复合夹芯结构前面板、芯层、后面板的破坏模式及相应破坏机理。结果表明:选用复合夹芯结构抗冲击波和破片联合毁伤时,同等防护能力所需E玻璃纤维芯层重量分别为芳纶芯层、高强聚乙烯芯层的1.37倍、2.50倍;前面板破坏模式主要由冲击波载荷、破片载荷、芯层约束3方面因素共同决定;破片载荷对芯层破坏模式起主要作用,后面板破坏模式与芯层碰撞、破片载荷两方面因素有关,其中冲击波载荷和芯层碰撞为面载荷,使前后面板产生整体弯曲变形,破片载荷为点载荷,使面板和芯层产生局部的穿甲破孔,芯层约束限制了前面板变形空间。

摘要：利用有限元仿真程序,分析了反舰导弹侵彻舰船过程中的结构变化和过载响应,获得了战斗部侵入舱体后的位置信息,据此确定出弹靶舱室内爆的初始条件,开展了模拟舱室抗装药内爆的结构设计和静爆试验。研究结果表明:反舰导弹能够穿透高强度钢制舷体,在目标内实现内爆效应;模拟舱室在内爆情况下发生因焊接缝裂开致结构垮塌;加厚壁结构弯曲变形吸收冲击波能,局部凹陷,整体无破坏,能够起到防护重要舱室的作用。

摘要：本文针对两方面问题开展了研究:对于给定的防护装甲,如何定量表征与计算其对某一战斗部的防护效能;如何针对防护的目标对象,依据防护效能要求设计防护装甲和抗爆结构。提出了防护装甲的防护效能通过穿透破片的分布密度进行定量表征以及四级防护等级划分的方法,分析论证了破片数随质量分布采用Weibull分布模型的合理性和适用性,推导了考虑自然破片形状系数和靶板材料强度的通用侵彻公式,建立了计算穿透破片分布密度模型以及依据防护等级求解防护装甲厚度模型。以“捕鲸叉”及“飞鱼”反舰导弹战斗部为实例,分别计算了按劳氏军规设计的防护装甲的防护效能,以及达到不同防护等级的防护装甲厚度。所建立的评估方法及模型,可用于重要舱室防护结构防护效能的定量评估,并对舰船舱室抗爆结构设计具有应用参考价值。

摘要：为研究复合材料层间和界面对吸湿扩散系数的影响,开展单向玻璃纤维/环氧复合材料和纯环氧树脂的吸湿实验,获取复合材料的三维扩散系数。采用光学显微镜和原子力显微镜分别获取复合材料层间和界面的参数。依据实验结果,建立包含层间和界面的复合材料瞬态扩散与稳态扩散有限元模型。结果表明:复合材料沿纤维方向的扩散系数大于纯树脂的扩散系数,垂直于纤维的两个方向的扩散系数不相等。包含层间的有限元模型能更真实地反映复合材料的结构及其吸湿过程,层间对垂直于纤维方向的扩散起促进作用。纬纱对沿其方向扩散的促进作用明显。为拟合复合材料的三维扩散系数,需要考虑界面扩散性能的正交各向异性。

摘要：为探讨中厚背水金属靶板抗高速钝头弹垂直侵彻机制,根据不同的受力状态及耗能机制,结合中厚背水靶板抗高速侵彻特点,将高速钝头弹垂直侵彻中厚背水金属靶板的过程分为压缩镦粗、剪切压缩和剪切扰动3个阶段.基于3阶段侵彻机制,建立了钝头弹高速侵彻中厚背水金属靶板的瞬时余速计算模型.采用该模型计算了质量为3.3g的立方体破片弹丸侵彻厚度为5mm背水钢板的瞬时余速,理论计算值与实验结果及相应的模拟计算结果均吻合较好.由于计算模型考虑了靶后水介质的动支撑作用和动能耗散等效应,对高速钝头弹侵彻中厚背水金属靶板的瞬时余速能进行更合理的预测,具有一定的理论价值和工程应用价值.

摘要：为提高蓄液结构的防护能力,开展蓄液结构弹道侵彻实验,通过改变其前、后面板厚度配比,研究前、后面板不同厚度匹配对蓄液结构破坏模式、压力载荷特性及防护能力的影响。结果表明:弹丸初速是影响入射波压力峰值大小的主要因素。固定前、后面板总厚度不变时,随着前、后面板厚度比的增大,前面板破坏模式由剪切冲塞-薄膜鼓胀-凹陷变形转变为剪切冲塞-薄膜鼓胀直至剪切冲塞破坏,后面板破坏模式由隆起-碟形破坏转变为薄膜鼓胀-花瓣开裂破坏。前、后面板破坏模式是相互影响的,前、后面板厚度匹配关系决定了其相应破坏模式的发生。前面板薄后面板厚的蓄液结构吸收冲击动能更多,抗侵彻能力也更强。

摘要：为研究爆破战斗部壳体破碎形成破片过程的数值仿真方法,采用SPH算法对爆破战斗部壳体破碎过程进行数值仿真,在战斗部建模过程中,炸药采用Lagrange单元,壳体和底盖采用SPH单元,三者网格之间定义耦合。同时通过基于Mott破片分布理论的Stochastic模型,计算获得了壳体破碎过程及其破碎后所形成破片的质量分布和初速,并与经验公式计算结果进行对比,验证了数值仿真方法的可靠性,为相关研究提供了数据参考和技术借鉴。

摘要：研究钢板、芳纶纤维板和钢板叠层三明治板对高速破片的防护性能。通过AutoDyn有限差分程序计算,获得不同质量破片模拟弹丸对6种结构尺寸三明治板的弹道极限,得到了破片穿甲极限速度与中间层厚度的拟合关系式,据此分析了破片临界贯穿条件下夹层板厚度对三明治板面吸收能的影响规律。研究表明:三明治板的面吸收能随夹层厚度的增加呈二次函数递增关系。研究结果可为钢/芳纶/钢复合装甲结构的设计提供参考。