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舰船复合装甲抗高速破片侵彻性能研究
| 论文题名： | 舰船复合装甲抗高速破片侵彻性能研究 |
| 关键词： | 舰船;复合装甲;防护设计;抗侵彻性能 |
| 摘要： | 随着反舰导弹、鱼雷、舰炮等各类反舰武器的迅速发展，舰船生命力面临越来越严重的爆炸损伤威胁。半穿甲爆破型战斗部，其借助本身的初始动能使弹头钻入舰船内部爆炸，爆炸后会产生大量破片，这些破片具体极高的初始动能，会继续侵彻船体结构形成裂纹或穿孔，甚至对舱室内人员和设备造成伤害。因此，为提高舰船重要舱室的安全性、保障舰船生命力，舰船复合装甲防护设计和抗侵彻性能研究显得至关重要。 本文结合抗弹单元“形状效应”和使弹体飞行姿态失稳的思路，设计了一种由陶瓷层和夹芯层两部分组成的陶瓷/铝合金/高强聚乙烯纤维复合装甲结构，并开展了抗侵彻机理和性能研究。具体内容如下： （1）提出复合装甲结构设计方案——以陶瓷半球和陶瓷面板作为陶瓷层、以由前、后两层铝合金以及中间层高强聚乙烯芯材构成夹芯层的“三明治”结构。开展多层复合装甲材料验证研究。根据弹道冲击实验结果，分析了弹体侵彻靶板的过程并阐明了材料性能参数和数值计算方法的可靠性。 （2）采用ABAQUS/Explicit显式动力学分析软件，开展高速破片侵彻复合装甲的数值仿真研究，分析复合装甲的失效模式抗弹机理。揭示弹体头型系数、入射角度、铝合金位置分布、间隙靶间距、陶瓷半径、陶瓷间距与弹着点等弹靶参数对陶瓷/铝合金/高强聚乙烯纤维复合装甲防护效能的影响规律。 （3）为了提高陶瓷/铝合金/高强聚乙烯多层复合装甲的抗弹性能，基于响应面分析算法对多层复合装甲中纤维铺层方向和装甲铺层厚度进行优化设计。采用Box-Behnken试验设计方法进行方案设计，以层合装甲各层的厚度为设计变量，以层合装甲的结构比吸能为设计目标。对设计样本点进行数值计算并通过方差分析和参数估计，建立了层合装甲比吸能的响应面模型。采用遗传算法对响应面方程进行寻优分析，并验证了优化结果的正确性。为多层复合装甲的铺层设计提供了一定依据。 |
| 作者： | 杨豹 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 孔祥韶 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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