【摘 要】
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为应对现代战场对轻型高机动性战术车辆的需求,需要车辆车身装甲同时具备安全性和高机动性的要求,因此提高车身装甲的防弹性能,以及开发轻量化装甲为目前的主要研究方向。本文以防弹钢和防弹纤维材料为主要的研究对象,展开基于纤维复合材料的防弹车身轻量化装甲的设计研究。设计目标以7.62mm普通子弹为威胁目标,采用防弹钢、UHMWPE（超高分子量聚乙烯）纤维、芳纶纤维和玻璃纤维四种材料进行轻量化复合装甲的设计研
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为应对现代战场对轻型高机动性战术车辆的需求,需要车辆车身装甲同时具备安全性和高机动性的要求,因此提高车身装甲的防弹性能,以及开发轻量化装甲为目前的主要研究方向。本文以防弹钢和防弹纤维材料为主要的研究对象,展开基于纤维复合材料的防弹车身轻量化装甲的设计研究。设计目标以7.62mm普通子弹为威胁目标,采用防弹钢、UHMWPE（超高分子量聚乙烯）纤维、芳纶纤维和玻璃纤维四种材料进行轻量化复合装甲的设计研究。文中首先对不同防弹材料的本构模型进行了研究,了解了相关材料参数对防弹性能的基本影响。接着对不同材料的防护原理进行了研究,并提出了相关的评价指标、试验标准等。之后对子弹侵彻靶板的有限元模型进行了建模和仿真分析,并与实弹结果进行对标完成对有限元模型的准确性的验证,以保证仿真可以体现现实。在此基础之上,通过仿真分析研究了对复合装甲防弹性能的影响因素。分析发现在纤维材料的复合靶板中,UHMWPE纤维和芳纶纤维的复合靶板的防弹性能最好;背板材料会对面板起支撑作用,背板越厚,对面板防弹性能的提升越多;复合材料与防弹钢之间通过树脂胶结时的防弹性能比螺栓连接时更好。参考分析结果,提出了防弹钢+UHMWPE纤维+芳纶纤维的装甲结构设计方案,并对其进行优化设计。本文最后通过对原始车身与复合装甲车身的弯曲刚度分析,对复合装甲与车身的适应性进行了研究。
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