论文部分内容阅读
随着现代军事力量的不断发展,各种大规模杀伤性武器相继出现,为了提高现代战场上士兵们的生存能力,装甲防护领域的发展迫在眉睫。现阶段高强度装甲钢板所组成的装甲系统主要适用于重型坦克,而对于轻型战车而言,需要使用一种能在保证防护水平的同时,重量尽可能轻的装甲,由于单一的材料无法满足现今战车这种轻质高强的装甲防护需求,所以这就为由多层材料所组成的复合装甲领域提供了广阔的发展前景。本文以现代装甲所需求的轻质高强特点为设计思路,将陶瓷、复合材料、轻质合金等优质抗弹材料相结合,使用多目标优化和有限元分析相结合的方法设计出来一种B4C陶瓷/UHMWPE/7075-T6Al复合装甲构型,该构型通过7075-T6Al起到的优秀支撑作用,使得陶瓷层的研磨和UHMWPE层大变形吸能的优点能够充分发挥,在较低面密度的同时,具备有十分优秀的抗弹性能。本文主要研究内容如下:1.设计了分别具有不同面、背板的8组层合装甲,在保证面密度不同和相同的情况分别探究了面密度以及不同面、背板材料对于层合装甲抗侵彻性能强弱的影响,得出在一般情况下面密度越大,抗侵彻能力越强,在面密度不同时,使用TC4分别作为面、背板的抗侵彻能力最强,使用UHMWPE和T700分别作为面背板时抗侵彻能力最差;选取八组装甲中抗弹性能优异且面密度较低的B4C/UHMWPE/7075-T6Al陶瓷复合装甲为分析对象,通过交换铺层顺序的方式,得到了一种具有新构型的陶瓷复合装甲,通过对比新旧构型抗弹性能的优劣得出B4C/UHMWPE/7075-T6Al构型抗弹性能优于B4C/7075-T6Al/UHMWPE构型;2.以B4C/UHMWPE/7075-T6Al陶瓷复合靶板为研究对象,保持其它因素不变的前提下仅改变UHMWPE板纤维铺层角的铺层比例和顺序得出:（1）使用±45°铺层角的靶板其抗弹性能优于使用0°、90°铺层角的靶板抗弹性,且当±45°铺层角位于靶板上下表面时抗弹性能最好。（2）铺层比例保持一定的情况下,铺设连续两层相同角度的抗弹性能优于连续铺设两层不同角度的抗弹性能。（3）45°的角度变化优于其它角度的变化。3.选取B4C/UHMWPE/7075-T6Al陶瓷复合装甲为设计对象,对该种装甲构型进行多目标优化结构设计,得到了各部分组成为15mm B4C/6mm UHMWPE/6mm7075-T6Al的最优构型陶瓷复合装甲,优化后的装甲相对于具有相同抗弹性能的装甲钢,面密度降低超过60%,抗弹系数高达3.923,满足了轻质高强的装甲设计初衷。4.为了验证优化所得到的层合装甲结构的可靠性,试制出了最优构型的陶瓷复合装甲进行了实弹打靶,通过对比仿真结果和实验结果,误差在3%以内,证明了该优化结果具有较高的可行性和实用性。