含階梯梯度泡沫金屬的陶瓷複合裝甲動態力學回響研究

《含階梯梯度泡沫金屬的陶瓷複合裝甲動態力學回響研究》是依託武漢理工大學，由譚柱華擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：含階梯梯度泡沫金屬的陶瓷複合裝甲動態力學回響研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：譚柱華
• 依託單位：武漢理工大學

項目摘要

本項目擬研究含階梯梯度泡沫金屬芯層的陶瓷複合裝甲的動態力學回響，以實現高性能陶瓷複合裝甲的輕量化。階梯梯度泡沫金屬通過增強複合裝甲背板吸能特性從而提高其抗彈性能，因此，具有良好動態力學性能和吸能特性的階梯梯度泡沫金屬是設計高性能陶瓷複合裝甲的關鍵因素。本項目採用不同密度的均質開孔泡沫鋁合成階梯梯度泡沫鋁複合材料,通過改進霍普金森壓桿裝置和載入技術及測試方法,研究階梯梯度泡沫鋁及其夾芯板的動態力學性能和變形機理，分析密度梯度、層數和厚度對應力波傳播和吸能特性的影響；建立數值計算模型且與實驗結果驗證，研究高精度回響面代理模型建模方法，建立階梯梯度泡沫鋁參數化最佳化設計模型；通過開展侵徹實驗，研究陶瓷複合裝甲各層間載荷傳遞機理，設計且最佳化含階梯梯度泡沫鋁芯層的陶瓷複合裝甲並建立動力學回響模型，為梯度泡沫金屬在複合裝甲的套用提供理論基礎。因此，本項目的研究具有較大的科學研究意義和工程套用價值。

結題摘要

陶瓷複合裝甲主要由高硬度面板、陶瓷和高韌性背板組成，在其抗侵徹過程中，陶瓷層使得彈體發生破碎或彈頭鈍化從而增大侵徹阻力，高硬度面板用於約束陶瓷層並使得陶瓷碎片與彈體充分相互作用，高韌性背板用於吸收彈體剩餘的動能，從而達到抗彈的目的。因此，開發高性能的陶瓷和高吸能特性的背板是提高陶瓷複合裝甲抗彈性能的兩大主要途徑。本項目圍繞研究和開發高性能的陶瓷複合裝甲背板，分別開展了泡沫鋁及其夾芯結構在衝擊載荷下的動態力學回響和吸能特性，得到了泡沫鋁在高應變率下的動態力學回響和吸能特性，分析了泡沫鋁夾芯梁在衝擊載荷作用下的破壞機理；開展了薄壁結構的屈曲機理和吸能特性的研究，分析了壓痕和應力波對薄壁方管坍塌和吸能特性的影響；研究了侵徹載荷下陶瓷碎片材料的抗侵徹性能研究，分析了陶瓷碎片顆粒大小對彈體的侵蝕效應；開展了爆炸衝擊載荷下多層結構的破壞機理，分析了應力波在不同介質層中的衰減規律，為設計高性能陶瓷複合裝甲背板提供理論基礎。