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钢破片对夹层复合结构侵彻试验:韧性钢与不同材料的对比

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:新型夹层复合结构使用可靠性和稳定性的现实需求是力学和材料学相互交叉的牵引力量,也是冲击破坏试验研究的根本出发点,一直是材料工程应用领域研究的热点,同时,也反过来为材料的研制提供了损伤特征及损伤程度与受力载荷内在联系的定量描述。但对于破片高速撞击下夹层复合结构的响应特征研究少有涉及。

钢破片对夹层复合结构侵彻试验:韧性钢与不同材料的对比

新型夹层复合结构使用可靠性和稳定性的现实需求是力学和材料学相互交叉的牵引力量,也是冲击破坏试验研究的根本出发点,一直是材料工程应用领域研究的热点,同时,也反过来为材料的研制提供了损伤特征及损伤程度与受力载荷内在联系的定量描述。近年来,Bazle A.Gama[270](2001)、Patrick M.Schubel[271](2005)、Paul Wambua[272](2007)、H.Zhao[273](2007)、Kwang Bok Shin[274](2008)、S.Ryan[275](2008)、Arjun Tekalur[276](2009)、H.B.Zeng[277](2010)、J.Dean[278](2011)、P.Navarro[279](2012)等通过试验研究了纤维环氧树脂/PVC泡沫/纤维环氧树脂、钢/纤维/钢、铝/铝蜂窝/铝、玻璃纤维/铝蜂窝/玻璃纤维、碳纤维/铝蜂窝/碳纤维、玻璃纤维/缝泡沫/玻璃纤维、铝/球形聚合物/铝、钢/金属纤维/钢、环氧玻璃/聚氨酯泡沫/环氧玻璃等各种类型的夹层复合结构在冲击载荷作用下的响应特征、损伤模型及相关性作为材料使用可靠性分析的基础问题在国外研究较为普遍,涉及兵器、航天、航空、交通等众多领域。但对于破片高速撞击下夹层复合结构的响应特征研究少有涉及。

破片冲击下,加载及材料响应时间为微秒尺度,弹靶界面瞬间形成高温、高压、高应变率“三高”区域,惯性效应和应变率效应在局部显著,薄面板泡沫类夹层复合结构的强度尚不足以和硬金属弹体匹敌,吸能比率随着靶速度的增大而不断减少,难以满足舰船舱体结构对高比动能破片有效防护的要求。纤维增强复合材料比强度、比模量均高于金属材料,且具有良好的能量吸收特性,无“二次杀伤效应”,与钢板的适当比例层合可用于特殊装备的防护结构,但纤维增强复合材料自身的各向异性力学特性及结构整体的轴向非连续特征增加了高速破片侵彻下结构损伤模式及程度认识的困难,也反过来制约了弹体弹道极限速度的分析获取。因此,系统的试验研究可为理论分析及数值模拟提供数据支持,是问题研究的基础与保证。(www.xing528.com)

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