【摘 要】
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随着小尺寸陶瓷单元拼接组成的拼接式陶瓷复合防护在单兵防护装备上广泛应用,本文对拼接式陶瓷复合防护的抗侵彻特性开展进一步研究,开展了枪弹侵彻拼接式陶瓷复合防护试验和数值仿真研究,为拼接式陶瓷复合防护优化设计提供支撑和指导。重点研究了不同背板对拼接式陶瓷复合防护抗侵彻性能影响,并对陶瓷单元边缘弱化效应及其影响规律进行了研究。本文借助LS DYNA有限元仿真软件,结合FEM-SPH转换算法,建立了7.6
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随着小尺寸陶瓷单元拼接组成的拼接式陶瓷复合防护在单兵防护装备上广泛应用,本文对拼接式陶瓷复合防护的抗侵彻特性开展进一步研究,开展了枪弹侵彻拼接式陶瓷复合防护试验和数值仿真研究,为拼接式陶瓷复合防护优化设计提供支撑和指导。重点研究了不同背板对拼接式陶瓷复合防护抗侵彻性能影响,并对陶瓷单元边缘弱化效应及其影响规律进行了研究。本文借助LS DYNA有限元仿真软件,结合FEM-SPH转换算法,建立了7.62×51mm穿甲弹侵彻Al2O3陶瓷复合防护数值模型,并验证了其有效性。开展了枪弹侵彻拼接式陶瓷/UHMWPE复合防护试验研究,通过数值仿真分析了不同背板对拼接式陶瓷复合防护抗侵彻性能影响规律。研究结果表明:相同面密度下,铝合金背板具有更好的背强效应,但铝合金背板受冲击产生的鼓包变形更加严重,相同位置受侵彻时,鼓包高度达到UHMWPE背板2倍以上。正方形陶瓷单元边缘抗侵彻性能薄弱区呈回字形分布,7.62×51mm穿甲弹侵彻下,钢芯与陶瓷单元侧面相切位置靶板的抗侵彻性能最弱,弹丸穿透靶板后剩余动能高出中心区域36.3%,该位置形成的陶瓷锥锥角、体积以及背板鼓包直径相比于陶瓷单元中心分别减小了17.7%、56.4%和11.5%,这是造成边缘抗侵彻性能弱化的主要原因。陶瓷单元薄弱区域宽度和抗侵彻性能下降幅度随陶瓷单元厚度增加而增大,陶瓷单元边长不影响防护薄弱区域宽度,增大陶瓷单元边长能提高陶瓷单元中心和单元拼接处抗侵彻性能。弧形凸台能有效提升陶瓷单元薄弱区域抗侵彻性能,增大弹丸发生偏转的概率。
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