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材料导报  2021, Vol. 35 Issue (18): 18216-18221    https://doi.org/10.11896/cldb.20070226
  高分子与聚合物基复合材料 |
陶瓷/纤维复合装甲抗弹丸侵彻性能的试验与数值模拟研究
王东哲1, 秦溶蔓1, 孙娜1, 杜明远1, 腾凌虹2, 曹伟伟2, 朱波1
1 山东大学材料科学与工程学院,济南255061
2 天津工业大学材料科学与工程学院,天津 300387
Experimental and Numerical Simulation Study on Anti-Projectile Penetration Performance of Ceramic/Fiber Composite Armor
WANG Dongzhe1, QIN Rongman1, SUN Na1, DU Mingyuan1, TENG Linghong2, CAO Weiwei2, ZHU Bo1
1 School of Material Science & Engineering, Shandong University, Jinan 255061, China
2 School of Material Science & Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China
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摘要 本工作研究了由碳化硼(B4C)/碳纤维(CF)/超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)组成的复合装甲对抗7.62 mm穿甲燃烧弹的抗侵彻性能。通过实验和数值模拟,系统地研究了陶瓷复合装甲各层对弹丸的作用机理。首先将模拟与实验结果进行比较,验证了模拟方法的可靠性。在此基础上,开展了陶瓷复合装甲的陶瓷面板的材料/厚度数值模拟研究,分别采用氧化铝(Al2O3)、碳化硅(SiC)、碳化硼(B4C)作为陶瓷面板,研究了不同厚度陶瓷板的吸能效率,结果表明,以B4C陶瓷作为面板,当其厚度为10 mm时所得复合装甲的防弹性能最佳。
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王东哲
秦溶蔓
孙娜
杜明远
腾凌虹
曹伟伟
朱波
关键词:  陶瓷复合装甲  穿甲燃烧弹  抗侵彻性能  数值模拟    
Abstract: In this paper, the anti-penetration performance of boron carbide (B4C)/carbon fiber (CF)/ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) composite armor against 7.62 mm armor piercing incendiary projectile was studied. Through experiment and numerical simulation, the action mechanism of each layer of ceramic composite armor on projectile was studied systematically. The reliability of the simulation method is veri-fied by comparing the test results with the simulation results. On this basis, the numerical simulation of material/thickness of ceramic composite armor was carried out. Alumina (Al2O3), silicon carbide (SiC) and boron carbide (B4C) were used as panels. The energy absorption efficiency of ceramic plates with different thickness was studied. It was found that the optimal bullet-proof property was obtained when the thickness of B4C ceramic was 10 mm.
Key words:  ceramic composite armor    armor piercing incendiary    anti-penetration performance    numerical simulation
               出版日期:  2021-09-25      发布日期:  2021-09-30
ZTFLH:  TB332  
基金资助: 山东省重点研发计划项目(2016GGX4303;2017CXGC0409);山东省新旧动能转换重大项目(31370004042010)
作者简介:  朱波,山东大学,教授。1996年毕业于北京科技大学,获得博士学位。主要从事:碳纤维及其复合材料高性能碳纤维用PAN原丝的聚合、纺丝、组织结构与性能研究,原丝产业化及其配套工程研究,高性能碳纤维的制备技术、组织结构、表面改性等研究,碳纤维产业化装备及其工艺研究,碳纤维复合材料的制备、产品开发、工艺开发、界面特性等研究。出版专著3部,首位授权专利70余项,发表科技论文160余篇。
引用本文:    
王东哲, 秦溶蔓, 孙娜, 杜明远, 腾凌虹, 曹伟伟, 朱波. 陶瓷/纤维复合装甲抗弹丸侵彻性能的试验与数值模拟研究[J]. 材料导报, 2021, 35(18): 18216-18221.
WANG Dongzhe, QIN Rongman, SUN Na, DU Mingyuan, TENG Linghong, CAO Weiwei, ZHU Bo. Experimental and Numerical Simulation Study on Anti-Projectile Penetration Performance of Ceramic/Fiber Composite Armor. Materials Reports, 2021, 35(18): 18216-18221.
链接本文:  
http://www.mater-rep.com/CN/10.11896/cldb.20070226  或          http://www.mater-rep.com/CN/Y2021/V35/I18/18216
1 Zhao Z, Han B, Li F, et al.Ceramics International, 2020, 40(15), 23854.
2 Jiang J, Dong X, Chen M Y, et al. Materials Reports A: Review Papers, 2013, 27(6), 70 (in Chinese).
江洁, 董侠, 陈美玉, 等. 材料导报:综述篇, 2013, 27(6),70.
3 Shokrieh M M, Javadpour G H.Composite Structures, 2008, 82(2), 269.
4 Feli S, Asgari M R.Composites Part B: Engineering, 2011, 42(4), 771.
5 Tasdemirci A, Tunusoglu G, Güden M.International Journal of Impact Engineering, 2012, 44, 1.
6 Grujicic M, Pandurangan B, Entremont B.Materials & Design, 2012, 41, 380.
7 Krishnan K, Sockalingam S, Bansal S, et al.Composites Part B: Engineering, 2010, 41(8), 583.
8 Liu W, Chen Z, Chen Z, et al. Materials & Design, 2015, 87, 421.
9 Grujicic M, Pandurangan B, Zecevic U, et al. Multidiscipline Modeling in Materials and Structures, 2007, 3(3), 287.
10 Chabera P, Boczkowska A, Morka A, et al.Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, 2015, 63(2), 363.
11 Medvedovski E.Ceramics International, 2010, 36(7), 2103.
12 Bao K, Zhang X F, Tan M T, et al. Explosion and Shock Waves, 2019, 39(12), 57 (in Chinese).
包阔, 张先锋. 谈梦婷,等. 爆炸与冲击, 2019, 39(12), 57.
13 Hazzard M K, Trask R S, Heisserer U, et al.Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2018, 115, 31.
14 Johnson G R, Holmquist T J.Journal of Applied Physics, 1999, 85(12), 8060.
15 Liu D, Xiao Y, Jiang X W, et al. Journal of Shanghai University (Natural Science Edition), 2020, 26(2), 234 (in Chinese).
刘迪, 肖依, 江旭伟, 等. 上海大学学报(自然科学版), 2020, 26(2), 234.
16 Yang Z Q, Pang B J, Wang L W, et al. Explosion and Shock Waves, 2010, 30(5), 463 (in Chinese).
杨震琦, 庞宝君, 王立闻, 等. 爆炸与冲击, 2010, 30(5), 463.
17 Johnson G R, Cook W H. Engineering Fracture Mechanics, 1985, 21(1), 31.
18 Sudhir Sastry Y B, Budarapu P R, Krishna Y, et al. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 2014, 72, 2.
19 Xie J, Ma C Y, Huo Y J, et al. Journal of Vibration and Shock, 2018, 37(20), 200 (in Chinese).
解江, 马骢瑶, 霍雨佳, 等. 振动与冲击, 2018, 37(20), 200.
20 Shi Y, Swait T, Soutis C. Composite Structures, 2012, 94(9), 2902.
21 Nie D, Wang S, Xing P F, et al. Ferro-Alloys, 2019, 50(3), 33 (in Chinese).
聂丹, 王帅, 邢鹏飞, 等. 铁合金, 2019, 50(3), 33.
[1] 汪海波, 于海群, 童水光, 唐宁, 徐永亮. 引晶直径对扩肩形态影响的数值模拟及实验研究[J]. 材料导报, 2021, 35(Z1): 186-188.
[2] 莫东鸣. 高Prandtl数双层流体的热毛细对流数值模拟[J]. 材料导报, 2021, 35(Z1): 302-305.
[3] 薛河, 刘吉, 张顺, 张建龙, 孙裕满, 毕跃起. 基于UMAT焊接接头力学性能连续变化的表征方法及应用[J]. 材料导报, 2021, 35(Z1): 362-366.
[4] 张铃, 杨钦如, 余梦, 黄锐明, 程其进. CuSCN作为石墨烯/硅异质结太阳能电池无机界面层的数值模拟[J]. 材料导报, 2021, 35(4): 4001-4006.
[5] 陈克选, 王向余, 李宜炤, 陈彦强, 杜茵茵. 水冷条件下WAAM温度场的数值模拟研究[J]. 材料导报, 2021, 35(4): 4165-4169.
[6] 刘志勇, 夏溪芝, 陈威威, 张云升, 刘诚. 水泥基材料微结构演变及其传输性能的数值模拟[J]. 材料导报, 2021, 35(3): 3076-3084.
[7] 尹华伟, 胡传波, 姚鑫, 陈琪雅, 胡雷, 卢增辉. 二维平移法小尺寸KDP单晶生长溶液流动与传质模拟[J]. 材料导报, 2021, 35(12): 12032-12038.
[8] 朱康杰, 钱春香, 李敏, 苏依林. 微生物自修复混凝土中微胶囊修复剂尺寸及掺量对修复剂释放率的影响[J]. 材料导报, 2020, 34(Z2): 212-216.
[9] 刘轶伦. 高速铁路Cu-Cr-Zr合金承导线对连续挤压工艺的适应性[J]. 材料导报, 2020, 34(8): 8131-8135.
[10] 徐国财, 黎军顽, 左鹏鹏, 吴晓春. 热-机械载荷下H13钢力学响应行为实验和数值分析[J]. 材料导报, 2020, 34(8): 8159-8164.
[11] 周蕊, 刘众旺, 张建国, 刘兵飞, 杜春志. 基于DPC-CZM混合模型的金属粉末压坯裂纹三维数值模拟[J]. 材料导报, 2020, 34(6): 6151-6155.
[12] 何秋霖, 石少卿, 崔廉明, 孙建虎, 陈自鹏. 轻质材料构筑的蜂窝防护结构抗爆性能试验与数值模拟研究[J]. 材料导报, 2020, 34(24): 24023-24028.
[13] 赵颖, 裴久杨, 郭丽丽, 运新兵, 马怀超, 李冰. 宽厚比对双杆连续挤压6063铝合金焊合质量的影响[J]. 材料导报, 2020, 34(24): 24114-24120.
[14] 朱军, 李姝, 王斌, 张驰, 李冬, 康敏. 钒氮合金制备过程温度场模拟[J]. 材料导报, 2020, 34(22): 22100-22104.
[15] 张淞凯, 袁鸿. 山棕纤维/天然乳胶复合材料床垫的横观各向同性参数研究[J]. 材料导报, 2020, 34(22): 22154-22161.
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