三明治結構背板對陶瓷復合裝甲的抗彈影響與仿真研究.pdf

1、抗子彈高速侵徹的防護裝甲研究成為近年來現代軍事、國防領域中的熱點課題，然而如何在提高裝甲防護能力的同時，減輕裝備重量提高其機動性能，則成為裝甲防護研究中的一個重要研究的目標。本論文通過12.7 mm穿甲燃燒彈垂直撞擊陶瓷復合裝甲結構的實驗，研究穿燃彈的侵徹過程和裝甲結構的抗彈損傷機理，旨在提高裝甲的防護系數，實現裝甲的輕量化設計。
　　本文創(chuàng)新性的采用硅橡膠固化密排排列的陶瓷柱顆粒方式制備陶瓷柱板，結合三明治復合結構背板制備成新型

2、裝甲材料，通過12.7 mm穿燃彈垂直撞擊實驗揭示了陶瓷柱的抗彈機理和應力波的傳播耗能機制，與陶瓷整板相比，不僅減小了抗彈單元面積，而且可以通過在局部損傷區(qū)域填充新的陶瓷柱實現快速現場修復的效果。依據GJB/59.18-1988的測試標準，對五組陶瓷復合裝甲結構進行12.7 mm穿燃彈在818 m/s速度下的垂直撞擊實驗，通過對比分析各結構下的裝甲材料破壞結果，Al2O3陶瓷柱層/TC4/UHMWPE/TC4的損傷情況最低，面密度僅為8

3、3.0 kg/m2，防護系數高達2.98，實現了有效抵抗彈丸沖擊下的輕質高強效果。
　　另外，本文采用有限元軟件ABAQUS/Explicit構建了裝甲結構的仿真模型，通過對后處理結果的應力云圖、子彈速度變化、各層吸能情況的分析，對比研究了在相同材料和厚度情況下，不同三明治結構背板對裝甲抗彈性能的影響機理；同時對比研究了在相同面密度情況下，防護層（背板第三層）材料對侵徹結果的影響機制。結果表明，TC4/UHMWPE/TC4的三明治

4、結構背板對抗彈性能起到了很好的抵抗作用，中間層UHMWPE對其上下兩層TC4起到了能量平衡及緩沖的作用，并進一步闡述了背板材料中第三層TC4材料對第一層的支撐作用。
　　陶瓷柱顆粒的排列方式決定了彈丸對陶瓷柱沖擊的位置可以分為三種工況，實驗過程中無法準確確定彈丸撞擊的具體位置，仍需借助模擬手段分析。模擬結果表明，在沖擊陶瓷柱階段會發(fā)生整體破碎（工況1）或部分破碎（工況2和3）的情況，然而陶瓷柱部分破碎情況下，接觸了較多數量的陶瓷柱