钢/陶瓷/凯夫拉复合靶板弹道冲击响应仿真分析

【作者】 陈宗兵； 杨丽红； 熊健； 隋磊； 董亚仑；

【机构】 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院先进船舶材料与力学实验室； 哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所；

【摘要】 为探索钢/陶瓷/凯夫拉复合靶板的弹道冲击性能,利用非线性有限元软件LS-DYNA模拟了靶板在两个高速钢质破片的连续打击下的侵彻过程。数值模拟采用两个质量均为26g的钢质破片模拟弹,在相同的速度(1000m. s^-1),以时间间隔70μs先后打击陶瓷层分块形式不同的四种复合靶板。研究了复合靶板的侵彻失效机理及陶瓷的分块处理对整体靶板抗弹性能的影响。采用Johnson-Cook,Johnson-HolmquistⅡ和Chang-Chang本构模型分别描述钢、陶瓷及凯夫拉的材料属性,并引入罚函数接触算法,消除侵彻渗透现象,以提高计算精度。由模拟分析可以看出,在侵彻过程中,复合靶板的前置钢板产生塑性大变形和冲塞穿孔,陶瓷块粉碎成细小的碎块,凯夫拉层合板层间开裂,其迎弹面剪切破坏,弹面拉伸断裂,高速破片出现墩粗破碎现象。不同靶板计算结果对比表明,裂纹止于分块陶瓷间隙,陶瓷分块处理有利于减小受损区域,提高靶板抗多次打击能力。更多还原