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1、陶瓷/金属复合靶高速撞击特性研究匡格平2015年6月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540陶瓷/金属复合靶高速撞击特性研究作者姓名匡格平学院名称机电学院指导教师张庆明教授答辩委员会主席何远航教授申请学位工学学士学科专业工程力学学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月Ceramic/Titaniumcompositetarget’sProtectivepropertiesinhigh-speedcollisionsCandidateName：Geping.KuangSchoolorDepartment:El
2、ectromechanicalcollegeFacultyMentor:Prof.Qingming.ZhangChair,ThesisCommittee：Prof.Yuanhang.HeDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：EngineeringMechanicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：2015，June研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。
3、尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要陶瓷材料作为一种高硬度、高韧性、低密度的装甲材料被广泛应用于航天器、装甲车辆、直升机、坦克、自行火炮以及单兵防弹服、头盔、防弹盾板等,它具有优良的弹道性能(包括抗侵彻能力、抗冲击能力和抗崩落能力)，相比常用的装甲材料如金属、玻璃钢
4、和Kevlar，陶瓷的抗弹能力明显高于钢甲,而玻璃钢和Kevlar只有用做背板或非金属夹层时,才能显示其效能。而钛合金由于强度高,并具有良好的塑性、韧性、耐高低温性能和优异的耐腐蚀性能,已作为一种新型的结构材料应用在常规兵器上。装甲材料的要求是:(1)中弹时能破碎弹丸;(2)阻止弹头或它的碎片穿透;(3)吸收弹丸的能量而不破裂,背面也没有碎片。因此要求材料有两种性能即高的硬度和高的冲击韧性，这种要求对于单一的均质材料来说是达不到的，只有用高硬度的面板和高韧性的背板复合起来才能达到。陶瓷和钛合金构成的陶瓷/金属复合装甲,将韧
5、性材料和脆性材料结合到一起，具有良好的抗侵彻效果。本文采取实验、理论分析、数值模拟相结合的手段对陶瓷/钛合金复合靶高速撞击特性进行了研究。通过高速弹道炮进行了高速侵彻实验研究，获得了穿孔直径、侵彻深度、靶板穿孔破坏形式随弹丸速度变化的规律。在高速侵彻实验中设立了与陶瓷/钛合金复合靶相同厚度的钛合金靶，通过两者之的对比,分析了两者之间防护性能的差异。通过流阻运动理论和空腔膨胀理论建立了弹丸击穿陶瓷/金属复合靶以及弹体侵彻见证靶的分析模型，并且推导了弹丸剩余速度以及见证靶侵深的理论计算公式。通过Auto-Dyn分别对不同速度下
6、弹丸对陶瓷/钛合金复合靶、钛合金靶的撞击过程进行了数值模拟，并与前面实验工况进行对比，验证了模型的可靠性。在量纲分析的基础上，采用数值模拟方法研究了弹靶尺寸对剩余速度的影响以及弹丸初速度对侵深的影响，得出了经验公式。关键词：陶瓷/金属复合装甲；SPH；侵彻；防护性能I北京理工大学硕士学位论文AbstractTheceramicmaterialiswidelyusedinaircraft,helicopters,armoredvehicles,tanks,self-propelledguns,soldierlanding,h
7、elmets,bulletproofshieldplateasakindofhighhardness,hightoughnessandlowdensityofarmormaterials.Ithastheexcellentballisticperformance(includingpenetrationresistance,impactresistanceabilityandtheabilitytoresistcaving).Comparedwiththecommonlyusedarmormaterialssuchasme
8、tals,glassfiberandKevlar,theelasticresistanceofceramicsisobviouslyhigherthanthatofsteelarmor.TheglassfiberandtheKevlarareonlyusedforthebackornon-metalli
