导　　师： 韩旭;胡德安

学科专业： H0203

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 湖南大学

摘　　要： 复合装甲具有质量轻和抗侵彻性能好等特点,在防弹衣、装甲车辆和飞行器等防护设计中得到了广泛应用。复合装甲抗侵彻问题,涉及弹体和靶体的大变形、损伤演化和撕裂飞溅等非线性特性,是十分复杂的冲击动力学问题。研究复合装甲抗侵彻性能有着重要的科学研究意义和工程应用价值。对比理论研究和实验研究,数值模拟具有廉价高效、操作简便和不受客观因素限制等优势。光滑粒子法(SPH)是基于拉格朗日描述的粒子方法,通过具有材料特性的粒子离散计算域,不同材料的粒子自然地构成界面。计算时不需要背景网格,避免了网格畸变引起的数值问题,并且容易引入各种本构关系。因此,可以较好地模拟冲击载荷作用下复合装甲的大变形、损伤演化和破碎飞溅等问题。
　　 本研究主要工作包括以下几个方面：首先,在基本SPH方法中引入金属材料JOHNSON-COOK本构模型、MIE-GRUNEISEN和TILLOSTSON状态方程,编制了可以模拟典型冲击动力学问题的三维SPH程序3DSPH。通过TAYLOR杆碰撞问题和球形弹丸超高速撞击薄板问题的模拟结果与实验结果及其他程序计算结果进行对比分析,验证了3DSPH程序的正确性。同时,研究了弹丸穿孔以及碎片云形成的规律。其次,在基本SPH方法中引入陶瓷材料JOHNSON-HOLMQUISTⅡ本构模型。通过立方体陶瓷三个典型工况的计算结果与理论结果进行对比分析,验证了3DSPH程序计算陶瓷材料的有效性。在冲击载荷作用下,对陶瓷材料的损伤演化过程进行了数值研究。最后,利用3DSPH程序模拟了弹体正侵彻和斜侵彻陶瓷/金属复合装甲问题,并与相应实验结果进行了对比分析。研究了弹体侵蚀、陶瓷破碎和金属背板破坏等规律。讨论了弹体入射倾角和陶瓷与金属厚度比等对陶瓷/金属复合装甲抗侵彻性能的影响。揭示了弹靶之间相互作用机理,为陶瓷/金属复合装甲抗弹性能的预测和优化设计奠定基础。

关 键 词： 军用车辆 复合装甲 弹体侵彻 损伤演化

分 类 号： [TJ810.382 O346.5]

领　　域： [兵器科学与技术] [理学] [理学]