论文部分内容阅读
钢/尼龙夹层板具有比刚度、比强度、比吸能高等性能特点,可应用于船舶、航空、建筑和汽车等各类结构的承载及防护构件。本文对普通三明治钢/尼龙夹层板进行了改进,在夹层板芯层内加入了斜向肋板且与面板结合在一起,并对这种类型的夹层板进行抗侵彻性能研究。本文首先对侵彻与夹层板的背景及意义进行叙述,介绍了侵彻与夹层板的研究现状及发展;然后使用万能试验机对本文夹层板所使用的钢板材料以及尼龙材料进行参数测定,并对侵彻实验装置与内容进行设计;之后对钢板、尼龙板、钢板与尼龙板的组合靶板、以及带斜向肋板的夹层板进行侵彻响应实验,并对实验结果进行分析与比较;最后通过有限元软件对夹层板进行数值计算,并从弹头形式、肋板方向与角度布置、肋板厚度布置、面板厚度布置、弹体贯穿夹层板后的偏角、路径长度等多方面研究带斜向肋板夹层板的抗侵彻性能。主要研究内容及结论如下:(1)利用万能试验机获得了本文夹层板中所使用钢材与尼龙材料的力学性能参数,为后续的数值分析提供可靠的参数。(2)基于霍普金森压杆装置改造并设计成侵彻实验装置,提出切实可行的实验方案,并对实验所使用的弹托、弹体、靶板等进行设计。(3)使用侵彻实验装置,对单层钢板、单层尼龙板、钢与尼龙组合靶板、带斜向肋板的钢/尼龙夹层板半边模型分别进行侵彻实验,观察并分析了靶板的破坏及失效模式,得出了薄靶板抗半球形的侵彻性能优于半球形弹的结论;并得出了尼龙板的具有优良的吸能特性以及带斜向肋板的钢/尼龙夹层板具有优良的抗侵彻性能等结论。(4)使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了部分靶板的侵彻实验过程及失效模式,并证明了本文数值模拟的正确性。(5)对带向斜肋板的钢/尼龙夹层板模型及参数进行了确定,结合弹体偏角、弹道极限速度、弹体路径长度、弹体动能变化、横向位移等多方面,对夹层板进行了初步的结构确定。并从两种弹体的弹道极限速度与偏角两个方面详细研究夹层板的抗侵彻性能,对不同肋板倾斜角度、不同肋板肋板厚度及布置方式、不同面板厚度及布置方式等多个方面对比分析了夹层板的抗侵彻性能。经过计算与各个工况的对比分析,得出了本文中夹层板抗平头弹侵彻能力优于半球型弹;肋板厚度的增加对夹层板的抗侵彻性能影响具有促进作用,弹体的偏角也随着肋板厚度的增加而增加等重要结论。