【摘 要】
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军事装甲领域需要出色的装甲材料。因此,本文以军事防爆防护为研究背景,研究了空心球/铝基多孔复合材料夹芯板的抗爆性能的影响因素,设计并制备Al2O3空心球/Al多孔复合材料,进行了性能测试并探究了其夹芯板结构在空爆载荷下的动力学响应。本文使用ANSYS/LS-DYNA建立了铝基多孔复合材料夹芯板在空爆载荷下的有限元模型并验证。以背爆面的最大挠度为抗爆性能最主要的评判标准,以面板的残余挠度,迎爆面的最
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军事装甲领域需要出色的装甲材料。因此,本文以军事防爆防护为研究背景,研究了空心球/铝基多孔复合材料夹芯板的抗爆性能的影响因素,设计并制备Al2O3空心球/Al多孔复合材料,进行了性能测试并探究了其夹芯板结构在空爆载荷下的动力学响应。本文使用ANSYS/LS-DYNA建立了铝基多孔复合材料夹芯板在空爆载荷下的有限元模型并验证。以背爆面的最大挠度为抗爆性能最主要的评判标准,以面板的残余挠度,迎爆面的最大挠度和夹芯板结构吸能为辅助的评判标准来综合评判夹芯板结构的抗爆性能。研究表明,低爆炸载荷下面板材料对结构的抗爆性能几乎无影响,而高爆炸载荷下,强度较高的RHA钢作为面板材料能提高结构的抗爆性能。并且夹芯板的最大挠度随炸药量的增加而近似线性增加。在低爆炸载荷下,芯层材料的弹性模量和峰值应力是抗爆性能主要的影响因素;在高爆炸载荷下,芯层材料致密化应变影响夹芯板结构抗爆性能较大。并且密度的提高会显著的提高夹芯板结构的抗爆性能。通过压力浸渗技术制备了三种Al2O3空心球/Al多孔复合材料,无界面反应发生。粒径小的Al2O3空心球制备的复合材料力学性能更好,峰值应力约为95.36MPa,吸能能力为47.34J/cm~3。进行T6热处理后其峰值应力增加了约40MPa,吸能能力也提高了约20%。在高应变速率下,复合材料压缩强度较准静态压缩强度有一定提高。探究了夹芯板结构在爆炸载荷下的动力学响应。研究表明,夹芯板的运动响应是夹芯板静止、迎爆面压缩、整体运动、回弹直至稳定。而芯层应力响应是无应力、应力增加并传播衰减、多次出现应力波并且应力波逐渐衰减消散。而夹芯板的动能变化同夹芯板的运动速度而变化;夹芯板主要吸能是芯层塑性变形吸收的塑性应变能。
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