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舰船用轻质陶瓷复合装甲的侵彻性能研究
| 论文题名： | 舰船用轻质陶瓷复合装甲的侵彻性能研究 |
| 关键词： | 舰船;陶瓷复合装甲;数值模拟;优化设计;侵彻性能 |
| 摘要： | 舰船的重要部位（包括上层建筑和舱室）的防护对舰船整体的安全起着非常重要的作用。陶瓷复合装甲具有良好的抗弹性能，广泛应用于装甲车、直升机以及舰船中。因此，以舰船轻量化设计为要求，对陶瓷复合装甲的选材，结构优化进行深入的研究显得十分重要。 近年来，国内外学者针对陶瓷复合装甲的抗弹性能已经进行了大量的研究，包括实验研究、理论研究以及数值仿真研究。但是，由于子弹侵彻陶瓷复合装甲的过程非常复杂，以上三种方法必须相互结合起来分析。本文以实现舰船轻量化为目的，考虑不同材料的性能的优点，对选择以氧化铝陶瓷和铝合金组成的复合装甲系统的侵彻过程进行详细的研究，并讨论了陶瓷/铝合金复合装甲的优化设计问题。通过对其厚度配比进行优化，使其具有最优的抗弹性能。 首先，介绍了适用于分析高速侵彻问题的数值仿真算法—SPH粒子法，阐述了SPH粒子法相比于传统基于网格的数值计算方法的优点。 其次，采用Ansys/Autodyn中的SPH程序对陶瓷/铝合金复合装甲的侵彻过程进行了详细的研究，数值计算结果与实验结果比较说明具有很高的精度。在此基础上，讨论了基于数值模拟提出的子弹侵彻陶瓷复合装甲半解析模型，与实验比较可知其具有一定的实用性。 然后，讨论了基于Florence模型的陶瓷复合装甲优化设计的理论模型，包括给定面密度优化设计、给定子弹速度优化设计以及给定厚度优化设计。同时，利用数值计算方法研究了给定厚度不同配比条件下陶瓷复合装甲抗弹性能，并分析了与理论模型的不同之处。 最后,讨论了在给定面密度和给定总厚度双约束的优化问题，给工程设计提供了重要的参考。 |
| 作者： | 孙杭其 |
| 专业： | 固体力学 |
| 导师： | 邹广平 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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