《复合材料冲击动力学损伤模型及仿真分析》系统深入地研究和阐述了航空航天、国防**领域常用纤维增强树脂基复合材料及陶瓷复合材料的冲击动力学性能,并对该两种不同类型材料相关材料本构模型理论、软件开发流程,做了详细、系统的介绍,对大量复合材料及结构相关冲击动力学工程实例进行了深入分析。
《复合材料冲击动力学损伤模型及仿真分析》可供材料、机械、国防、航空航天等行业从事复合材料研究的硕士、博士研究生及其他相关领域科研或设计人员参考使用。
复合材料是由两种或两种以上具有不同化学物理性质的材料复合而成的一种材料,因其高比强度、高比模量及可设计等优良特性,广泛应用于航空航天、船舶、建筑、兵器、化学、车辆、体育器械、医疗等领域,尤其当其应用于国防军工领域时,复合材料经常面临外来物体高速撞击的威胁,其抗冲击动力学性能成为该领域科研人员关注的焦点。复合材料种类繁多,按基体材料类型可划分为聚合物基复合材料、陶瓷基复合材料及金属基复合材料,同时单一复合材料靶板与其他材料(如金属、非金属等)靶板组合亦可构成特殊性能及用途的复合结构,本书选择纤维增强树脂基复合材料及陶瓷材料复合结构为对象,介绍不同复合材料及结构的冲击动力学性能。
本书结合航空航天、武器装备等国防军工领域复合材料的设计和应用需求,通过开展背景介绍、需求分析、研究方法、材料本构模型表征、冲击动力学仿真实例分析、复合结构的优化设计等环节,提出和发展了针对纤维增强树脂基复合材料及陶瓷材料较为完善的冲击动力学相关本构理论模型,同时,给出了相应复合材料结构工程应用实例,包含复合材料头盔、复合装甲等结构受弹丸侵彻过程中的动力学响应分析,为复合材料工程应用提供理论和仿真技术指导。
感谢中国科学技术大学短弹道靶课题组的文鹤鸣教授,本书相关内容在其指导下完成,他严谨的科研和学术作风,为课题组在复合材料冲击动力学理论和仿真方面的研究奠定了基础。感谢课题组的硕士和博士研究生们为本书研究内容的顺利完成给予的帮助,并参与了本书的文字、图片、资料的整理和校核工作。
复合材料种类繁多,材料性能复杂,涉及多个学科和领域,本书仅限于两种材料的冲击动力学性能研究,限于作者的知识范围和水平,书中难免存在不足之处,敬请广大读者批评指正。
第1篇纤维增强树脂基复合材料
1 纤维增强树脂基复合材料研究介绍
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
2 纤维增强树脂基复合材料连续损伤本构模型
2.1 连续介质损伤力学本构模型介绍
2.1.1 失效准则
2.1.2 损伤软化(指数软化)
2.1.3 损伤软化(线性软化)
2.1.4 应变率效应
2.2 网格依赖性研究
3 FRP层合板抗侵彻性能数值模拟研究
3.1 平头弹丸侵彻FRP层合板数值模拟
3.1.1 有限元模型
3.1.2 模拟结果与实验结果的比较和讨论
3.2 非平头弹丸侵彻FRP层合板数值模拟
3.2.1 有限元模型
3.2.2 模拟结果与实验结果的比较和讨论
4 FRP复合材料防护结构抗弹性能
4.1 曲率对FRP层合板抗弹性能的影响研究
4.2 防弹头盔抗弹性能研究
4.3 多层复合板抗弹性能研究
5 弹-复合材料头盔-头部数值模拟研究
5.1 PASGT头盔以及人头部模型介绍
5.2 弹-头盔-头部抗弹性能数值模拟研究
参考文献
第2篇 陶瓷复合材料
6 陶瓷复合材料装甲简介
6.1 背景介绍
6.2 轻型陶瓷装甲的数值模拟研究现状
7 陶瓷材料动态计算本构模型
7.1 状态方程
7.2 强度面
7.2.1 单轴压缩/拉伸强度
7.2.2 剪切损伤
7.2.3 拉伸损伤
7.2.4 应变率效应
7.2.5 全应力空间强度面
7.3 材料本构模型参数的确定
8 弹体侵彻陶瓷/金属复合靶板数值模拟
8.1 平头弹侵彻AD85陶瓷/4340钢复合靶板
8.1.1 有限元模型
8.1.2 结果与讨论
8.2 球头弹侵彻AD99.5 陶瓷/4340钢复合靶板
8.2.1 有限元模型
8.2.2 结果与讨论
9 弹体贯穿陶瓷/金属复合装甲的数值模拟
9.1 平头弹贯穿AD95陶瓷/2024-T3 A1复合装甲
9.1.1 有限元模型
9.1.2 结果与讨论
9.2 APDS贯穿AD95/5083 A1复合装甲
9.2.1 有限元模型
9.2.2 结果与讨论
10 弹体撞击陶瓷轻型装甲分析模型
10.1 分析模型的建立
10.1.1 弹体耗能
10.1.2 陶瓷板耗能
10.1.3 背板耗能
10.2 相关参数的确定与选择
10.3 与实验结果的比较和讨论
参考文献