项目名称: 多层轻质点阵金属/陶瓷复合结构抗侵彻性能研究

项目编号: No.11472208

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 卢天健

作者单位: 西安交通大学

项目金额: 95万元

中文摘要: 本项目关注具有重大应用背景和科学意义的轻质装甲防护领域。随着国防工业的发展,装甲防护正从原来的均质装甲朝着轻量化复合装甲的方向发展。点阵金属结构作为一种可设计性较强的新型轻质结构,可以通过针对装甲防护领域构造多材料复合结构来达到提高整体结构抗侵彻性能的目的。本项目从实验与数值模拟角度对新型多层点阵金属/陶瓷复合结构的抗侵彻性能进行研究,分析结构内各子结构/材料的变形/破坏机理及能量吸收效率,并在实验结果的基础上,通过模拟手段对此新型多层复合结构实现优化配比设计。同时关注复合结构内层间及材料间界面结合强度对整体结构抗侵彻性能的影响,揭示此类复合结构的吸能及防护机理对界面连接方式及缺陷的敏感度。另外,考察高强度纤维增强材料三维约束效果对此类多层点阵金属/陶瓷复合结构的抗侵彻性能的影响。给出不同约束条件下,复合结构抗侵彻性能的变化规律。本项目的研究将为相关工程应用领域提供有意义的指导及技术支撑。

中文关键词: 数值模拟;高速侵彻;应力波;冲击响应;破坏机理

英文摘要: This project is focused on novel lightweight armor design that is of practical and also scientific importance. Along with the pressing demand of national defense, increasingly more attention has been paid on developing high performance lightweight hybrid or composite armors rather than their monolithic counterparts. Highly porous metallic lattice-based sandwich with ceramic insertions is a novel type of armor having great potential in improving the ballistic resistance because of its considerable designability. Improved performance can be achieved by combining different materials or structures. We carry out experiments as well as numerical simulations to investigate the ballistic performance of multi-layered metallic lattice/ceramic hybrid-cored sandwich armors. Upon analyzing the deformation and failure mechanisms and energy absorption of different layers and sub-structures, optimal design is carried out. The sensitivity of the overall ballistic resistance to interfacial debonding and geometrical imperfections are quantified. Finally, high strength fiber reinforced composite sheets are empolyed to pack the armor to futher enhance the ballistic resistance. This project will provide significant design benchmarks in engineering applications.

英文关键词: numerical simulation;high velocity penetration;stress wave;impact response;failure mechanism

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