SiC陶瓷_UHMWPE复合装甲弹道性能研究

《SiC陶瓷_UHMWPE复合装甲弹道性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代号10532学号S150200306分类号O385密级公开硕士学位论文SiC陶瓷/UHMWPE复合装甲弹道性能研究学位申请人姓名张友敏培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称胡德安教授学科专业机械工程研究方向机械CAE论文提交日期2018年4月20日学校代号：10532学号：S150200306密级：公开湖南大学硕士学位论文SiC陶瓷/UHMWPE复合装甲弹道性能研究学位申请人姓名：张友敏导师姓名及职称：胡德安教授培养单位：机械与运载工程学院专业名称：机械工程论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期：2018年5月10日答辩

2、委员会主席：方棋洪教授InvestigationontheballisticbehavioroftheSiCceramic/UHMWPEcompositearmorbyZHANGYouminB.E.(JianghanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngineeringintheGraduateschoolofHunanUniversitySu

3、pervisorProfessorHuDeanMay,2018SiC陶瓷/UHMWPE复合装甲弹道性能研究摘要伴随着现代防护能力的需要，防弹性能更加优异的材料将逐渐的被选择和研究。碳化硅SiliconCarbide（SiC）陶瓷由于其硬度很大而在防弹领域被大量的使用，超高分子量聚乙烯Ultra-HighMolecularWeightPolyethylene（UHMWPE）层合板因具有很大的韧性也被广泛研究，但把这种硬/软相结合而构成的复合装甲的弹道性能却极少被人提及。陶瓷的不同几何形状对陶瓷复合装甲的弹道性能有着显著的影响，并且不同面板

4、对陶瓷复合装甲的弹道性能的影响也未被探讨过。本文主要研究了不同几何形状陶瓷对陶瓷复合装甲的弹道性能的影响，不同面板对陶瓷复合装甲的弹道性能的影响将在本文中被系统的讨论，以及它们的防弹过程也将被详细的研究。首先，本文介绍了两种主要的防弹材料，分别为高硬度SiC陶瓷以及柔性材料UHMWPE，也介绍了SiC陶瓷的烧结工艺，本文选用SiC陶瓷为无压烧结而成；本文中UHMWPE层合板是由无纬布热压而成，根据UHMWPE所需的厚度来铺设无纬布的层数。同时本文也详细的介绍了陶瓷复合装甲板的制作过程和所需的实验装置。其次，为了研究不同几何形状拼接陶瓷粘

5、接超高分子量聚乙烯层合板而构成的陶瓷复合装甲的弹道性能，本文制作了四种不同结构的装甲，分别为单独复合材料层合板、圆柱形陶瓷复合装甲、六边形陶瓷复合装甲和正方形陶瓷复合装甲，并且圆柱形陶瓷复合装甲的前板被分为三个冲击区域。通过实验得出各种装甲板对子弹的防护作用，以及被子弹高速冲击后的装甲板的破坏模式。在理论基础上，也揭示了陶瓷复合装甲的弹道机理，得出了子弹侵彻陶瓷复合装甲的具体过程。实验结果表明单独复合层合板几乎对穿甲子弹没有抵抗作用，而对于圆柱形陶瓷复合装甲，子弹击中在单颗圆柱形陶瓷时，此时的装甲对子弹的抵抗能力最大；六边形陶瓷复合装甲

6、板对子弹的抵抗作用强于圆柱形陶瓷复合装甲，拼接正方形陶瓷复合装甲抵抗子弹的效果最好，子弹不能穿透这种陶瓷复合装甲。然后，本文研究了具有不同面板陶瓷复合装甲的弹道特性，分别制作了钛合金/陶瓷/UHMWPE、铝合金/陶瓷/UHMWPE、复合材料层合板/陶瓷/UHMWPE以及机织布/陶瓷/UHMWPE四种装甲，具有不同面板的陶瓷复合装甲的弹道性能及这些装甲板各层在子弹的高速冲击下的破坏模式将被研究，同时也揭示了具有面板的陶瓷复合装甲这种结构组合的弹道机理。实验结果表明具有钛合金面板的陶瓷复合装甲的抗弹性能最好，不适合用UHMWPE层合板作为陶

7、瓷复合装甲的面板。II最后，文章本文利用AUTODYN有限元软件分别对正方形陶瓷复合装甲板和钛合金/陶瓷/UHMWPE装甲板进行数值模拟，并将数值模拟结果与实验结果进行对比，验证了本文数值模拟建立的可靠性以及材料参数选择的正确性。关键词：碳化硅陶瓷；复合材料；复合装甲；弹道性能；数值模拟IIISiC陶瓷/UHMWPE复合装甲弹道性能研究AbstractWiththeneedofmodernprotectionability,materialswithbetterbulletproofpropertieswillbeselectedand

8、studiedgradually.Siliconcarbide(SiC)ceramicsarewidelyusedinbulletproofareaduetotheirlargehardness,Ultra