基于空腔膨胀理论的陶瓷/金属复合靶板的抗侵彻阻力模型

【作者】 郭婷婷； 任会兰； 宁建国；

【机构】 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室；

【摘要】 脆性陶瓷如A1203和AIN等以其高强度、高硬度、耐腐蚀、高耐磨性和密度小等良好的动态性能,广泛应用于军用车辆的装甲防护中。尽管如此,在实际应用中,高硬度和脆性等特点使得陶瓷材料在受到撞击时,会因为材料严重损伤而断裂和粉碎。此时,这些脆性材料便无法单独承担防护作用,通常采用有限厚度的陶瓷板与厚金属背板组成复合靶板以抵抗弹体的攻击。靶板的抗侵彻阻力Rt是评估其抗侵彻能力的一种重要方法。首先,在陶瓷的空腔膨胀理论中,提出一个表征陶瓷损伤的损伤因子。分别计算了考虑损伤的陶瓷空腔膨胀模型和未考虑损伤的空腔膨胀模型计算得到的靶板抗侵彻阻力及侵彻速度,并与实验进行了对比。结果表明,考虑损伤的陶瓷空腔膨胀模型计算结果与实验结果更加吻合。其次,基于提出的考虑损伤的陶瓷空腔膨胀模型和已有的金属空腔膨胀模型,并忽略靶板的侧向边界的影响,根据陶瓷和金属的材料特点,按照弹-靶交界面处材料的不同应力状态,分四种情况进行了讨论:空腔区-粉碎区-裂纹区-弹性区(陶瓷)-弹性区(金属);空腔区-粉碎区-裂纹区-弹性区(金属);空腔区-粉碎区-裂纹区-塑性区(金属)-弹性区(金属);空腔区-粉碎区-塑性区(金属)-弹性区(金属)。分别求解了四种分区下的陶瓷靶板的抗侵彻阻力,理论分析了影响陶瓷复合靶板抗侵彻能力的因素。本文所建立的抗侵彻模型体现了金属背板的界面效应的重要性。分析对陶瓷装甲防护的设计和对DOP实验的解释和理解具有重要价值。更多还原