基于蜂窩背板的層合靶抗彈侵徹?cái)?shù)值研究

趙昌方,朱宏偉,任杰,仲健林

(南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,江蘇南京210094)

近年來(lái),隨著制造工藝的不斷革新,先進(jìn)復(fù)合材料被大量開(kāi)發(fā),涌現(xiàn)出許多類(lèi)型的復(fù)合裝甲,如液態(tài)復(fù)合裝甲[1-7]、陶瓷復(fù)合裝甲[8]、聚脲涂覆裝甲[9]、纖維復(fù)合材料裝甲[10]等,防護(hù)對(duì)象從子彈發(fā)展到了破甲彈[11]、穿甲彈[12]、爆炸沖擊波[13]等。其中,子彈的防護(hù)裝甲要求較高,如重復(fù)使用、高效防護(hù)、重量輕厚度小等。常見(jiàn)的凱夫拉纖維[14]、橡膠[15]、泡沫[16]、碳纖維[17]等材料,在防彈衣和防彈頭盔、裝甲車(chē)防彈車(chē)門(mén)、武裝直升機(jī)防彈層等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。當(dāng)前,國(guó)際上研究最火熱的一種防彈材料為穿孔結(jié)構(gòu)[18]。穿孔結(jié)構(gòu)根據(jù)彈著點(diǎn)的位置而體現(xiàn)出不同的抗彈性能。開(kāi)孔蜂窩板屬于一種穿孔結(jié)構(gòu),且蜂窩結(jié)構(gòu)本身具有優(yōu)異的力學(xué)性能,其抗彈性能值得關(guān)注。

碳纖維在拉伸和壓縮兩方面都具有較高的比強(qiáng)度和剛度,被稱(chēng)為“黑金”。根據(jù)LARSSON 和SVENSSON的研究,在碳纖維中加入有機(jī)纖維可以提升復(fù)合材料的彈道性能[19]。陶瓷在裝甲防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛,它屬于一種高破碎材料,通常作為復(fù)合裝甲的中間夾層,在受到撞擊時(shí)產(chǎn)生大量裂紋發(fā)生碎裂,吸收彈丸的大量能量。SCHULDIES和NAGESWARAN[20]分析了陶瓷及輕型陶瓷的發(fā)展及其在軍事防護(hù)中的應(yīng)用。GONCALVES等[21]設(shè)計(jì)了一種陶瓷/金屬(不銹鋼304)裝甲,把侵徹過(guò)程劃分為3段;其研究結(jié)果表明,陶瓷能吸收大量的能量,使得裝甲沒(méi)被彈丸穿透。ZHANG 等[22]研究了預(yù)應(yīng)力對(duì)雙層陶瓷復(fù)合板彈道性能的影響,指出預(yù)應(yīng)力對(duì)提高雙層陶瓷復(fù)合板的彈道性能有一定成效。……