钢/纤维复合防弹装甲结构多目标优化研究

摘要

北约1级防护要求是国外使用的频率最高的装甲防护标准，为使装甲车辆防护等级达到北约1级的要求并且实现一定程度上的车身轻量化，建立了子弹侵彻靶板的有限元模型并且进行了实弹试验验证，并且，固化防弹钢厚度为2.5 mm,以UHMWPE纤维层厚度、芳纶纤维层厚度和纤维靶板总厚度为设计变量，靶板受子弹冲击后的面密度、背部变形和侵彻深度为优化目标，通过NSGA-Ⅱ算法获得了多目标变量的Pareto解集，通过搜索半径进一步优化得到了最优解，并得到了有限元仿真的验证。最终优化后的方案为：防弹钢厚度为2.5 mm, UHMWPE纤维厚度为9.3 mm,芳纶纤维厚度为4.2 mm。优化后其防弹性能显著优越于原方案，让车身的防护得到更大的保障，优化方案合理可行，基于NSGA-Ⅱ算法的多目标优化方法有效可行，为复合防弹装甲轻量化设计提供了有力支撑。