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题名止裂层约束下陶瓷板低速冲击损伤行为
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作者
郑泽森
杨阳
贺璨
曹勇
董方栋
刘靖宇
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机构
太原理工大学机械工程学院
包头北方嘉瑞防务科技有限公司
瞬态冲击技术重点实验室
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出处
《包装工程》
北大核心
2025年第1期240-248,共9页
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基金
国家自然科学基金(12472389)
国家自然科学基金(12402381)
+1 种基金
山西省应用基础研究计划(20210302124325)
山西省科技创新人才团队(领军)专项(202204051002006)。
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文摘
目的探讨覆盖凯夫拉纤维止裂层后氮化硅陶瓷板在弹片冲击下的抗弹性能及其损伤机制。方法通过金属弹片对覆盖止裂层的陶瓷板进行冲击实验,测定不同冲击速度下的弹片剩余速度。建立冲击损伤的有限元计算模型,分析了止裂层的存在、厚度及其与陶瓷板界面强度对抗弹性能的影响规律。结果陶瓷板表面覆盖止裂层后,冲击中心区域的径向与周向裂纹更加密集,使陶瓷板在局部区域碎裂更加充分,从而吸收了更多的冲击能量,降低了弹片的剩余速度。对止裂层与陶瓷板之间的界面强度进行调控也可以影响其抗弹性能,当界面强度为0 MPa时,弹片的剩余速度较大,抗弹性能差;当界面强度>0 MPa时,弹片的剩余速度较低且趋于一恒值,不随界面强度变化,此时界面强度的具体数值对其抗弹性能影响小。结论具有一定界面强度的止裂层可降低弹片冲击后的剩余速度,并可限制陶瓷板损伤后的裂纹扩展,促进局部弹靶间的相互作用,增大冲击弹道上的陶瓷损伤,从而提升其抗弹性能。界面强度的有无对弹片剩余速度影响大,而其数值大小对弹片剩余速度的影响小。本研究为陶瓷防护装甲的结构设计提供了重要的理论依据和参考,具有实际应用价值。
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关键词
止裂层
氮化硅陶瓷
界面强度
有限元模拟
损伤机理
装甲防护
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Keywords
crack arresting layer
silicon nitride ceramics
interfacial strength,finite element simulation
damage mechanism
armor protection
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分类号
O385
[理学—流体力学]
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题名止裂层对陶瓷复合防弹插板冲击损伤行为研究
被引量：4
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作者
韩奇
杨阳
刘靖宇
王涛
李世强
曹勇
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机构
太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所
太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心
太原理工大学中澳联合研究中心
包头北方嘉瑞防务科技有限公司
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出处
《包装工程》
CAS
北大核心
2023年第21期1-10,共10页
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基金
国家自然科学基金(12002286)
山西省科技创新人才团队(领军)专项资助(202204051002006)。
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文摘
目的研究冲击载荷下迎弹面覆盖止裂层的复合防弹插板陶瓷面板碎裂机理和抗侵彻性能。方法对所设计的复合防弹插板进行空气炮打靶试验,构建冲击仿真有限元计算模型。结合试验和数值模拟,研究覆盖环氧树脂、凯夫拉平纹织物止裂层及无止裂层复合防弹插板的抗侵彻性能,分析不同冲击速度下复合防弹插板陶瓷损伤失效过程。采用内聚力单元对止裂层和陶瓷之间的黏结区域进行建模,分析黏结程度对陶瓷损伤和失效的影响。结果止裂层表面约束的陶瓷在冲击过程中产生的径向裂纹随着撞击点附近的环向拉应力波的传播而延伸。止裂层黏结作用增强时,陶瓷的冲击缺口面积增大,但质量损失基本不变;迎弹面止裂层未对侵彻过程中子弹动能和复合防弹插板背凸情况产生显著影响。结论止裂层在一定程度上能减少陶瓷质量损失,但也会造成更多的损伤,这种现象在高速情况下较为明显,且凯夫拉平纹织物止裂层所造成的损伤更多。相关研究工作可为陶瓷复合防弹板的设计提供参考。
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关键词
止裂层
陶瓷复合防弹插板
抗侵彻性能
陶瓷损伤演化
有限元模拟
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Keywords
thin membrane
ceramic composite bulletproof plate
penetration resistance
ceramic damage evolution
finite element simulation
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分类号
O385
[理学—流体力学]
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