具备绝热剪切敏感性的钨合金穿甲弹材料研究现状

通过对绝热剪切在穿甲过程中作用的分析,比较了纯钨、钨合金和铀合金三类高密度弹芯材料的常规力学性能和穿甲性能,以及弹丸在穿甲时的破坏行为,重点介绍了近年来国外用铪、金属间化合物、SiO2复合材料、钛合金、高强钢为基体的钨合金及钨纤维/金属玻璃复合材料穿甲弹的研究进展情况,并指明了新型基体材料钨合金今后的研制方向。     

弹丸低速贯穿纤维与金属组合薄靶板的试验研究

为研究半穿甲战斗部动能侵彻下舰船舷侧复合装甲结构的抗穿甲机理,以均质钢板前置复合材料板模拟舰船舷侧复合装甲结构,采用低速弹道冲击试验,研究了结构的典型破坏模式和吸能机理,分析了前置复合装甲板的面密度对组合结构靶板整体抗穿甲性能的影响。在此基础上,根据靶板的破坏模式,得到了球头弹丸低速贯穿组合靶板的剩余速度预测公式。结果表明,组合靶板在弹丸低速冲击下主要呈现局部破坏,前置复合装甲板的破坏模式主要为纤维拉伸断裂,迎弹面存在少量的纤维剪切断裂,而钢质背板则主要呈现花瓣开裂破坏;组合靶板的整体抗弹性能随前置复合装甲板面密度的增加而提高;将理论预测剩余速度值与实验结果进行了比较,二者吻合较好。     

截卵弹丸的穿靶参数解析计算模型

针对典型截卵弹丸的穿甲参数计算,将截卵弹丸头型分解为平头、直锥、尖卵头型,基于传统的穿甲计算解析模型,以部分文献试验结果为参照.通过分析大量数值模拟结果规律,建立具有与数值模拟结果精度可比的解析计算模型,模型能够提供弹丸穿甲参数的时间历程变化曲线。     

枪弹穿甲后效破片对典型防弹衣侵彻毁伤特性试验研究

为研究枪弹穿甲后效破片对有防护人员的杀伤作用效能,采用一种易碎钨合金弹芯材料的穿甲枪弹、10 mm厚均质钢板和典型聚乙烯（PE）复合材料防弹衣,进行穿甲后效试验。分析穿甲后效破片的质量分布和飞散规律,以及两种不同速度弹头穿甲后效破片对防弹衣的侵彻毁伤效果。研究结果表明：枪弹穿甲后效破片的质量分布范围较大,后效破片在距离防护钢板1.4 m处的散布半径为21.3 cm;枪弹穿甲形成的不规则后效破片对PE防弹衣各纤维层的破坏模式以剪切破坏为主,纤维材料在发生剪切破坏的同时,伴有纤维材料的熔融、灼烧破坏;在后效破片密集作用区,各侵彻孔间的边界相互交叉产生撕裂破坏,形成了相互连通的大破口,且大破口周围产生纤维撕裂扩展,能够加剧破坏程度。     

结构间隙对芳纶纤维增强复合装甲结构抗侵彻性能的影响

采用由5 mm厚的前置钢板、60 kg/m²面密度的芳纶纤维增强复合材料层合板抗弹芯层、10 mm厚的后置钢板构成的夹芯式复合装甲结构,模拟舰船舷侧复合夹芯舱壁结构。根据面板与芯层间有无50 mm的间隙,将复合装甲结构分为无间隙式、后间隙式、前后间隙式3种结构型式。开展了复合装甲结构在质量40 g、最高初速约为1 630 m/s的高速圆柱体弹丸冲击下的抗侵彻性能实验,提出了钢质面板和芳纶纤维增强复合材料层合板芯层的破坏模式,研究了复合装甲结构的抗侵彻机理,对比分析了同一穿甲载荷冲击下3种复合装甲结构的抗弹性能。结果表明：前置面板的破坏模式主要为剪切冲塞;面板与芯层之间的间隙对芳纶纤维增强复合材料板的破坏模式及钢质背板的变形量影响较大、对前置面板影响较小;同一穿甲载荷冲击下,间距的存在有利于复合装甲结构综合抗侵彻性能的提高。     

简易被帽结构弹丸的穿甲性能研究

针对穿甲弹侵彻时的性能问题,给出一种简易被帽设计方法。描述低速穿甲跳弹的基本因素,阐述简易 被帽结构的设计原理,介绍对倾斜穿甲性能的影响,通过合理设置预分离截面大小,从而增大倾斜穿甲角度。采用 数值分析和飞行试验进行验证,结果表明：该方法可避免倾斜穿甲时弹丸跳弹和保护弹体主体侵彻结构在碰击目标 时不破碎,提升了弹丸约10%的穿甲能力。     

混杂复合材料圆柱壳振动特性仿真研究

为了研究混杂纤维增强复合材料圆柱壳体的振动特性,基于有限元方法,建立混杂纤维增强复合材料圆柱壳体的数值模型。研究纤维混杂比例、边界条件、缠绕角、长径比L/R等参数与混杂纤维增强复合材料圆柱壳体的基频的关系。     

弹丸倾斜入射高硬度靶板的抗弹特征研究

采用 5 3式 7.6 2mm穿燃弹倾斜入射 10mm厚、硬度为HRC4 4～ 5 6的Cr-Ni-Mo系试验装甲钢进行了穿甲试验 ,研究了在不同硬度状态下 ,硬度对装甲钢板安全角的影响。依据倾斜入射的穿甲特征和靶试后对靶板损伤情况的分析认为 :弹丸在倾斜入射靶板时 ,随着靶板硬度增加 ,靶板安全角减小 ,抗弹性能提高 ,这主要是由于高硬度靶板使弹丸产生断裂和破碎及弹丸在开坑和侵彻阶段的阻力加大所致。     

芳纶复合材料抗破片模拟弹丸侵彻的一种工程分析方法

为研究芳纶复合材料抗破片模拟弹丸侵彻的性能,进行了4.5 g破片模拟弹丸侵彻15 mm厚芳纶靶板的穿甲实验。实验结果表明破片初速与穿透剩余速度呈线性关系,靶板的面密度吸收能可能存在极大值。进而提出一种破片模拟弹丸侵彻芳纶靶板的工程分析方法,给出了破片侵彻芳纶靶板的弹道极限速度与穿透剩余速度的预测公式,预测结果与实验结果有较好的一致性。并提出了面密度吸收能存在极大值,最后讨论了芳纶抗破片侵彻性能的表征方法。     

尖卵形弹丸侵彻加筋薄靶剩余速度的理论分析

基于尖卵形弹丸侵彻十字形加筋薄靶的花瓣型破坏模式,研究弹丸动能损失主要用于花瓣弯曲应变能、裂纹扩展应变能和加强筋弯曲应变能。利用能量守恒原理得到了弹丸穿甲后的剩余速度计算公式,并对不同初始速度的弹丸侵彻不同厚度薄板的过程进行了数值模拟,模拟结果与理论计算结果基本一致。结果表明,所得到的剩余速度计算公式具有一定的有效性。     

碳纤维复合材料各向异性特性对气泡形态影响试验研究

为探究碳纤维复合材料各向异性特性对气泡溃灭形态的影响,利用高速全流场显示系统记录和观测单向纤维铺层的碳纤维复合材料边界附近气泡形态,以及复合材料边界变形随时间变化的过程,对气泡在不同铺层角度复合材料边界附近的形态变化进行分析。在气泡距复合材料边界相同初始距离下,针对铺层角度为0°、90°以及0°+90°交替叠加铺层的3种碳纤维复合材料板,对比了复合材料边界附近气泡的形态变化过程以及复合板变形的差异。研究结果表明：气泡在边界附近溃灭时产生高速射流以及冲击波是破坏边界的主要原因;铺层角度的不同会导致单向纤维复合材料边界的变形方式不同,从而严重影响气泡的形态演化过程以及溃灭方式。     

纤维增强复合材料抗弹吸能特性研究

为研究树脂基纤维增强复合材料的抗弹吸能特性和机制,采用4.5 g球形碎片模拟弹,对不同基体的玻璃纤维和芳纶纤维增强复合材料板进行了弹道极限V50和抗冲击贯穿试验,分析了不同冲击状态下各复合材料靶板的吸能特性和破坏特点.研究发现,增强纤维的应变率效应会显著地反映到复合材料板的抗弹吸能特性中,破坏模式决定复合材料板的抗弹吸能能力;弹体冲击入射速度、纤维与基体的界面特性是影响复合材料板抗弹吸能的重要因素.结果表明,在一定速度下的贯穿比吸能试验方法,可有效地评价和比较各树脂基纤维增强复合材料板的抗弹性能,该试验方法是对V50试验方法的有效补充.     

纤维增强玻璃与玻璃陶瓷基复合材料

简要介绍了纤维增强玻璃与玻璃陶瓷基复合材料的有关情况，包括纤维／基体配合原则，常用纤维与基体，典型材料与性能，以及目前的研究方向与仍需进一步研究的问题。     

氧化铝/铝硅合金中共晶硅变质机理探讨

利用挤压铸造制备了氧化铝／铝硅合金复合材料，在扫描电镜上观察了复合材料中的共晶硅形貌，探讨了共晶硅变质机理。复合材料中的氧化铝纤维在铝硅共晶体的共生生长过程中，可触发孪晶，导致纤维附近的共晶硅呈变质形态。     

复合材料宏细观结合的随机渐进失效分析

考虑纤维强度的分散性,采用渐进失效方法,结合有限元及等参化有限体积细观力学实现了复合材料宏细观结合的随机渐进失效分析。用该方法对两类单向增强芳纶复合材料拉伸试件拉伸过程进行数值模拟,结果表明,当考虑纤维强度的分散性时,复合材料失效具有很大的随机性;复合材料强度受纤维强度分散性的影响,当纤维平均强度减小或纤维强度分散性增大时,复合材料强度减小。模拟得到的应力-应变曲线与实验具有很好的一致性。     

高聚物基层压复合材料弹道冲击破坏机理

以侵彻能力很强的钢芯尖头弹作为弹体，通过对靶板表观损伤模式的观察和分析、靶板的剖面观察和弹孔处断裂纤维的SEM观察，研究了Twaron热固性层压复合材料靶板、PVA热固性和热塑性层压复合材料靶板的弹道冲击破坏机理。     

织物树脂层压复合材料抗弹性能研究

针对防弹织物树脂层压复合材料的研制，考察了层压复合材料面密度，纤维类型，树脂体系，铺层混杂方式及纤维混杂分数，织物铺层，预置分层等因素对层压复合材料靶板弹道冲击性能的影响。     

纤维/二元合金复合材料凝固过程的数值模拟

根据合金凝固过程中的守恒定律和传输原理，建立了纤维／二元合金复合材料的凝固模型。利用所建立的模型，对Ａｌ２Ｏ３／Ａｌ－Ｃｕ复合材料的凝固过程进行了数据模拟，研究了复合材料固时溶质传输和分 及其对纤维／基体界面的影响。模拟结果与实验结果吻合较好。     

光纤传感器在固体火箭发动机中应用的关键问题

针对大规模光纤传感网络在固体火箭发动机复合材料结构损伤及缺陷的快速与实时检测中应用可能遇到的关键问题,从光纤传感器类型的选取、大应变的测量、光纤传感器与复合材料的相容性、光纤传感器网络与传感器布置的设计、大规模光纤传感网络信号的快速处理等5个方面展开分析,在已有研究的基础上,结合自身的研究,提出解决上述5个关键问题的初...     

纤维/二元合金复合材料凝固过程的数植模拟

:根据合金凝固过程中的守恒定律和传输原理,建立了纤维二元合金复合材料的凝固模型。利用所建立的模型,对Al2O3AlCu复合材料的凝固过程进行了数据模拟,研究了复合材料凝固时溶质传输和分布及其对纤维基体界面的影响。模拟结果与实验结果吻合较好。