防护型车身轻质复合装甲分析与设计技术研究

发布时间：2020-04-16 18:05

【摘要】：应大量非对称作战的需求,轮式战术车辆需要具有高机动性和安全性的特征,这也要求车身装甲向着轻型化的方向发展。原来厚重的装甲钢已经不能满足要求,需要采用新型的轻质复合装甲。本文在轻质复合装甲抗弹机理研究的基础上,采用数值模拟与试验验证相结合的方法对轻质复合装甲进行正向分析与设计开发,形成一套正向开发轻质复合装甲的技术路线。方案以7.62 mmm穿甲燃烧弹为抵御目标,采用氮化硅陶瓷、防弹钢和高强度铝合金三种材料进行轻质复合装甲的分析与设计。文中首先对陶瓷复合装甲的抗弹机理进行了研究,提出了装甲抗弹性能的评价方法、验收指标和设计原则。然后对材料进行动态压缩试验和轻气炮试验以获取材料的动态力学性能参数,对标样件的实弹射击试验结果来验证数值模拟分析的精确性。在此基础上,对陶瓷板的面板材料、背板材料和陶瓷层数进行了数值模拟分析。分析发现钢作为面板材料对制式弹弹头初期的钝粗作用更为明显;双层陶瓷可以有效的减轻外层陶瓷的碎裂情况,但是同时也降低了陶瓷层的抗弹性能;相同面密度下的铝合金作为背板能够为陶瓷板提供更大的刚度,增强装甲的抗弹性能;陶瓷复合装甲应紧贴车身以获得更大的刚度支撑。参考分析结果,提出了一种铝合金面板+单层陶瓷面板+铝合金背板+车身钢板的装甲结构设计方案,并进行了寻优设计。本文还对车身薄弱区和装甲薄弱位置进行了分析与补强设计。设计了装甲与车身的连接结构,同时对轻质复合装甲与车身的适应性进行了分析。
【图文】：

三明治结构,背板,陶瓷

也是一种应用比较广泛的装甲材料，研宄表明铝合金装甲在防７甲弹方面的表现要比均质防弹钢好但是铝合金的缺点也有很合金在受到攻击而产生抗拉应力时常发生应力腐蚀断裂。另外铝在寒冷地区如俄罗斯等便很少采用铝合金作为装甲材料［１５］。逡逑维也是近来的热点装甲材料，其中芳纶和超高分子量聚乙烯纤维材料，其中Ｋｅｖｌａｒ也是芳纶的一种。其多以织物的形式与硬质装侧破碎、钝粗弹头，防弹纤维织物位于装甲内侧吸收子弹的剩余甲结构的研究现状逡逑材料相匹配的装甲结构也是增强装甲抗弹性能的一个重要途径。研宄的最简单的轻型复合装甲。Ｇａｍａ［１６］等采用了三明治结构的和背板之间插入泡沫闭孔铝金属层，以减少应力波的传输。苟瑞沫铝结构的复合装甲，如图１．１所示，发现泡沫铝可以充分降低兰［１８］设计了陶瓷柱＋多层背板的三明治结构并研宄了背板材料及其示。还有一些新的设计思路，包括采用钉子形陶瓷插入背板结构降低了装甲间隙位置的抗弹性能。逡逑

金属封装,三明治结构,陶瓷,陶瓷块

结构是当下研宄的最简单的轻型复合装甲。Ｇａｍａ［１６］等采用了三明治结构的设计理念，逡逑在陶瓷面板和背板之间插入泡沫闭孔铝金属层，以减少应力波的传输。苟瑞君［１７］等设计逡逑研究了含泡沫铝结构的复合装甲，如图１．１所示，发现泡沫铝可以充分降低背板的质点逡逑速度。刘伟兰［１８］设计了陶瓷柱＋多层背板的三明治结构并研宄了背板材料及其抗弹机理，逡逑如图１．２所示。还有一些新的设计思路，包括采用钉子形陶瓷插入背板结构的孔中，但逡逑是这种方法降低了装甲间隙位置的抗弹性能。逡逑泡袜铝逡逑ｈｈｈｈｈｈｈｈ—铝合金逡逑图１．１含泡沫铝吸波层的三明治结构逡逑＾逦＾ｙ＂逡逑，逦＿邋N逦人逦—陶瓷柱板逡逑、逡逑逦－ｘ—第一层逡逑逦＼—第二层逡逑Ｉ逦Ｓ逡逑逦第三层逡逑图１．２陶瓷柱＋背板三明治结构逡逑满蓬［１９］研究氧化铝基陶瓷复合装甲时，发现在一定厚度范围内，随陶瓷厚度的提高，，逡逑复合装甲的防护性能先迅速提高而后增长趋势变缓的现象。陶瓷面板存在一最佳厚度，逡逑在此厚度时陶瓷面板能将其特性发挥到最大。逡逑在典型的三明治结构上增加陶瓷板侧向约束，形成了金属封装结构，如图１．３所示。逡逑李树涛等研究了陶瓷四周约束金属的厚度对装甲的抗弹性能的影响，发现各约束层厚逡逑３逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ810.38

【参考文献】