《多層輕質點陣金屬/陶瓷複合結構抗侵徹性能研究》是依託西安交通大學，由盧天健擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多層輕質點陣金屬/陶瓷複合結構抗侵徹性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：盧天健
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目關注具有重大套用背景和科學意義的輕質裝甲防護領域。隨著國防工業的發展，裝甲防護正從原來的均質裝甲朝著輕量化複合裝甲的方向發展。點陣金屬結構作為一種可設計性較強的新型輕質結構，可以通過針對裝甲防護領域構造多材料複合結構來達到提高整體結構抗侵徹性能的目的。本項目從實驗與數值模擬角度對新型多層點陣金屬/陶瓷複合結構的抗侵徹性能進行研究，分析結構內各子結構/材料的變形/破壞機理及能量吸收效率，並在實驗結果的基礎上,通過模擬手段對此新型多層複合結構實現最佳化配比設計。同時關注複合結構內層間及材料間界面結合強度對整體結構抗侵徹性能的影響，揭示此類複合結構的吸能及防護機理對界面連線方式及缺陷的敏感度。另外，考察高強度纖維增強材料三維約束效果對此類多層點陣金屬/陶瓷複合結構的抗侵徹性能的影響。給出不同約束條件下，複合結構抗侵徹性能的變化規律。本項目的研究將為相關工程套用領域提供有意義的指導及技術支撐。
結題摘要
隨著國防工業的發展，裝甲防護正朝著新概念、新原理、新結構、新材料和輕質等方向發展。多層及多材料複合裝甲的套用使主戰坦克的防護性能發生質的變化，其防護能力與裝甲鋼相比成倍提高。我國第三代主戰坦克的性能指標位列於世界第三，但也具有自身重量大、防護能力不足的缺陷，嚴重限制了坦克車輛的機動靈活性和可運輸性。本項目基於單層點陣金屬/陶瓷複合結構的抗侵徹性能，利用其抗侵徹性能相對於等重量傳統防護結構有大幅提高的優勢，進一步研究了多層點陣金屬/陶瓷/環氧樹脂複合結構的抗侵徹性能，具備輕質、高強度、性能可設計和結構可變等特點。主要研究內容如下： （1）通過實驗與仿真研究了雙層點陣金屬/陶瓷複合結構抗侵徹性能，得到其彈道極限在1350 m/s左右，發現同等質量下雙層複合結構防護性能優於單層。在雙層結構中，當上層結構厚度配比增加時，結構防護性能進一步提升。 （2）通過實驗與數值模擬分析對點陣金屬/陶瓷/環氧樹脂複合結構界面性能對抗侵徹性能的影響進行了探究，發現環氧樹脂材料的加入，增加了結構的整體性，提升抗彈性能。 （3）實驗對比研究了纖維增強複合材料三維約束對點陣金屬/陶瓷/環氧樹脂複合結構破壞模式的影響，發現迎彈面與背面的纖維增強複合材料破壞模式相同，彈丸撞擊影響區域小，抗多發彈丸打擊的能力增強。 （4）通過實驗與數值模擬研究了預應力對陶瓷抗侵徹性能的影響，發現預應力可增強陶瓷對彈丸間的銷蝕作用，提升結構的彈道極限速度，減少結構損傷。 （5）通過實驗與數值模擬研究點陣/活性粉末混凝土複合結構的抗侵徹性能，發現點陣金屬/活性粉末混凝土/環氧樹脂結構具有優異的抗彈性能。 以上研究工作揭示了多層點陣金屬/陶瓷/環氧樹脂複合結構的抗侵徹機理，及其防護性能受內部界面結合強度和外部約束強度的影響規律，為輕質複合結構的抗侵徹性能研究及最佳化設計提供理論和實驗依據，反映了固體力學的研究前沿，具有重大的學術意義及迫切的工程實際套用需求。
