陶瓷/纤维复合材料层间混杂结构对装甲板抗侵彻性能的影响

摘要

由陶瓷和纤维复合材料制成的装甲系统被广泛应用于防御穿甲弹的袭击.而防弹板作为装甲武器系统的重要组成部件,其抗冲击能力的强弱关系到装甲武器的安全保卫能力.本研究旨在探讨装甲系统中纤维层的层间混杂效应以及陶瓷层铺设位置及厚度对装甲板抗冲击能力的影响.实验使用54式12.7 mm直径穿甲弹为冲击体,将碳化硅陶瓷、碳纤维环氧复合材料和UHMWPE/环氧复合材料相结合,采用显式有限元软件ABAQUS/Explicit对靶板的侵彻行为进行了模拟.结果表明:纤维层的层间混杂方式对层合板防弹效果有较大的影响,以最优层间混杂结构制成的碳纤维/UHMWPE复合材料层合板的抗侵彻性能优于单一纤维复合材料制成的层合板;陶瓷层铺设位置在两层纤维层中间的装甲板结构可取得较理想的吸能效果;总厚为10 mm的装甲板采用8 mm陶瓷时防弹性能最强,但考虑到制作工艺及成本,2 mm的陶瓷板是最佳选择.