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长杆弹撞击装甲陶瓷界面击溃效应仿真模拟

谈梦婷  
【摘要】:本文采用理论分析与仿真模拟相结合的方法,研究装甲陶瓷材料的界面击溃效应(Interface Defeat/Dwell)。基于陶瓷材料锥裂纹和翼型裂纹扩展理论,发展并完善描述陶瓷材料界面击溃效应的工程模型,通过合理简化实现了界面击溃/侵彻转变速度的计算。采用合理的仿真方法,建立了长杆弹撞击装甲陶瓷界面击溃效应的仿真模型。围绕弹体头部形状、靶体约束结构等因素对界面击溃的影响规律进行仿真模拟研究,并对考虑界面击溃效应的长杆弹侵彻陶瓷复合靶过程进行仿真模拟。本文主要研究内容如下:(1)基于陶瓷锥裂纹和翼型裂纹扩展理论的界面击溃广侵彻转变速度计算模型分别利用锥裂纹扩展理论和翼型裂纹扩展理论获取界面击溃/侵彻转变速度与弹体半径的关系,随后,研究了弹体和靶体材料参数对界面击溃/侵彻转变速度的影响并进行参数简化,通过计算结果和已有实验数据对比验证了理论模型的可靠性。最后,结合两种裂纹扩展模型建立了能够预测陶瓷界面击溃/侵彻转变速度的计算模型。(2)长杆弹撞击装甲陶瓷界面击溃效应仿真研究基于JH-1脆性材料本构模型和JC本构模型,利用有限元软件AUTODYN建立长杆弹撞击装甲陶瓷界面击溃的仿真模型,获取了典型界面击溃效应的仿真结果,对比已有实验结果验证了仿真模型算法、本构模型及参数的可靠性。(3)长杆弹撞击装甲陶瓷界面击溃效应影响因素仿真研究采用(2)建立的仿真模型,系统研究长杆弹头部形状、盖板厚度、预应力等因素对界面击溃效应的影响并分析了产生界面击溃与侵彻时的损伤、应力和侵彻深度等参数。(4)考虑界面击溃效应的长杆弹撞击陶瓷复合靶侵彻深度的仿真研究为研究界面击溃效应对侵彻深度的影响,分别对不同厚度陶瓷、不同背板厚度陶瓷复合靶的界面击溃效应和侵彻现象进行了仿真模拟。获取了不同装甲情况下侵彻深度与时间的关系曲线,确定了抗弹性能最佳的陶瓷复合靶结构。


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