钛合金在高速冲击下的抗撞击特性研究

发布时间：2023-04-05 20:28

　　钛合金被广泛应用于航空航天领域,对钛合金在外来物冲击下的抗撞击特性进行研究,对于飞机部件的设计与维护具有重要的工程意义,但是目前国内外对其系统研究相对较少。因此,该文以TC4钛合金为研究对象,利用试验与仿真相结合的方式研究TC4钛合金靶板被高强度金属弹以不同冲击角度冲击下的抗撞击特性,分析了弹体的头部形状、弹体的冲击角度、弹体的初始冲击速度等因素对TC4钛合金靶板抗撞击特性的影响。主要工作如下:首先,利用中国民航大学的一级轻气炮系统进行弹靶冲击试验,利用四种头部形状的弹体正冲击2mm厚度TC4钛合金靶板。通过高速摄像系统记录弹靶冲击的过程以及弹体的速度变化,利用最小二乘法拟合得出不同头部形状弹体冲击下的弹道极限速度。通过对试验现象进行分析发现,2mm厚TC4钛合金靶板抗半球形弹冲击的性能最优,其次是卵形头弹,抗平头弹冲击的性能最差。另从弹靶的冲击过程、靶板耗能以及靶板的失效模式角度进行了分析。然后,基于试验工况和JC以及HM仿真模型,利用ABAQUS仿真软件对四种弹体冲击靶板的过程进行有效性验证,通过对比试验与每种仿真模型下得到的弹体的弹道极限速度与靶板的失效模式,从而选择与试验现象最...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究意义及背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 本文主要工作
第二章 弹体头部形状对钛合金抗撞击特性影响的试验研究
    2.1 试验方案介绍
        2.1.1 试验设备
        2.1.2 弹体与靶体
    2.2 TC4钛合金抗平头弹撞击特性研究
        2.2.1 试验数据分析
        2.2.2 冲击过程分析
        2.2.3 损伤特性分析
    2.3 TC4钛合金抗半球形弹撞击特性研究
        2.3.1 试验数据分析
        2.3.2 冲击过程分析
        2.3.3 损伤特性分析
    2.4 TC4钛合金抗卵形头弹撞击特性研究
        2.4.1 试验数据分析
        2.4.2 冲击过程分析
        2.4.3 损伤特性分析
    2.5 TC4钛合金抗球形弹撞击特性研究
        2.5.1 试验数据分析
        2.5.2 冲击过程分析
        2.5.3 损伤特性分析
    2.6 弹体头部形状对靶板抗撞击性能的影响
    2.7 本章小结
第三章 弹靶有限元模型及有效性验证
    3.1 材料本构关系和失效模型
    3.2 弹靶模型的建立与有效性验证
        3.2.1 弹靶模型的建立
        3.2.2 模型有效性验证
            3.2.2.1 平头弹冲击靶板有效性验证
            3.2.2.2 半球形弹冲击靶板有效性验证
            3.2.2.3 卵形弹冲击靶板有效性验证
            3.2.2.4 球形弹冲击靶板有效性验证
    3.3 本章小结
第四章 弹体撞击角度对钛合金抗撞击性能影响的仿真研究
    4.1 平头弹下撞击角度对钛合金抗撞击性能的影响
        4.1.1 弹道极限分析
        4.1.2 撞击过程分析
        4.1.3 失效模式与机理分析
    4.2 半球形弹下撞击角度对钛合金抗撞击性能的影响
        4.2.1 弹道极限分析
        4.2.2 撞击过程分析
        4.2.3 失效模式与机理分析
    4.3 卵形头下撞击角度对钛合金抗撞击性能的影响
        4.3.1 弹道极限分析
        4.3.2 撞击过程分析
        4.3.3 失效模式与机理分析
    4.4 球形弹下撞击角度对钛合金抗撞击性能的影响
        4.4.1 弹道极限分析
        4.4.2 撞击过程分析
        4.4.3 失效模式与机理分析
    4.5 不同弹头下撞击角度对靶板抗撞击特性影响
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文主要完成的工作
    5.2 工作展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3784079