《復合材料沖擊動力學損傷模型及仿真分析》系統(tǒng)深入地研究和闡述了航空航天、國防**領域常用纖維增強樹脂基復合材料及陶瓷復合材料的沖擊動力學性能,并對該兩種不同類型材料相關材料本構模型理論、軟件開發(fā)流程,做了詳細、系統(tǒng)的介紹,對大量復合材料及結構相關沖擊動力學工程實例進行了深入分析。
《復合材料沖擊動力學損傷模型及仿真分析》可供材料、機械、國防、航空航天等行業(yè)從事復合材料研究的碩士、博士研究生及其他相關領域科研或設計人員參考使用。
復合材料是由兩種或兩種以上具有不同化學物理性質的材料復合而成的一種材料,因其高比強度、高比模量及可設計等優(yōu)良特性,廣泛應用于航空航天、船舶、建筑、兵器、化學、車輛、體育器械、醫(yī)療等領域,尤其當其應用于國防軍工領域時,復合材料經常面臨外來物體高速撞擊的威脅,其抗沖擊動力學性能成為該領域科研人員關注的焦點。復合材料種類繁多,按基體材料類型可劃分為聚合物基復合材料、陶瓷基復合材料及金屬基復合材料,同時單一復合材料靶板與其他材料(如金屬、非金屬等)靶板組合亦可構成特殊性能及用途的復合結構,本書選擇纖維增強樹脂基復合材料及陶瓷材料復合結構為對象,介紹不同復合材料及結構的沖擊動力學性能。
本書結合航空航天、武器裝備等國防軍工領域復合材料的設計和應用需求,通過開展背景介紹、需求分析、研究方法、材料本構模型表征、沖擊動力學仿真實例分析、復合結構的優(yōu)化設計等環(huán)節(jié),提出和發(fā)展了針對纖維增強樹脂基復合材料及陶瓷材料較為完善的沖擊動力學相關本構理論模型,同時,給出了相應復合材料結構工程應用實例,包含復合材料頭盔、復合裝甲等結構受彈丸侵徹過程中的動力學響應分析,為復合材料工程應用提供理論和仿真技術指導。
感謝中國科學技術大學短彈道靶課題組的文鶴鳴教授,本書相關內容在其指導下完成,他嚴謹的科研和學術作風,為課題組在復合材料沖擊動力學理論和仿真方面的研究奠定了基礎。感謝課題組的碩士和博士研究生們?yōu)楸緯芯績热莸捻樌瓿山o予的幫助,并參與了本書的文字、圖片、資料的整理和校核工作。
復合材料種類繁多,材料性能復雜,涉及多個學科和領域,本書僅限于兩種材料的沖擊動力學性能研究,限于作者的知識范圍和水平,書中難免存在不足之處,敬請廣大讀者批評指正。
第1篇纖維增強樹脂基復合材料
1 纖維增強樹脂基復合材料研究介紹
1.1 研究背景
1.2 國內外研究現狀
2 纖維增強樹脂基復合材料連續(xù)損傷本構模型
2.1 連續(xù)介質損傷力學本構模型介紹
2.1.1 失效準則
2.1.2 損傷軟化(指數軟化)
2.1.3 損傷軟化(線性軟化)
2.1.4 應變率效應
2.2 網格依賴性研究
3 FRP層合板抗侵徹性能數值模擬研究
3.1 平頭彈丸侵徹FRP層合板數值模擬
3.1.1 有限元模型
3.1.2 模擬結果與實驗結果的比較和討論
3.2 非平頭彈丸侵徹FRP層合板數值模擬
3.2.1 有限元模型
3.2.2 模擬結果與實驗結果的比較和討論
4 FRP復合材料防護結構抗彈性能
4.1 曲率對FRP層合板抗彈性能的影響研究
4.2 防彈頭盔抗彈性能研究
4.3 多層復合板抗彈性能研究
5 彈-復合材料頭盔-頭部數值模擬研究
5.1 PASGT頭盔以及人頭部模型介紹
5.2 彈-頭盔-頭部抗彈性能數值模擬研究
參考文獻
第2篇 陶瓷復合材料
6 陶瓷復合材料裝甲簡介
6.1 背景介紹
6.2 輕型陶瓷裝甲的數值模擬研究現狀
7 陶瓷材料動態(tài)計算本構模型
7.1 狀態(tài)方程
7.2 強度面
7.2.1 單軸壓縮/拉伸強度
7.2.2 剪切損傷
7.2.3 拉伸損傷
7.2.4 應變率效應
7.2.5 全應力空間強度面
7.3 材料本構模型參數的確定
8 彈體侵徹陶瓷/金屬復合靶板數值模擬
8.1 平頭彈侵徹AD85陶瓷/4340鋼復合靶板
8.1.1 有限元模型
8.1.2 結果與討論
8.2 球頭彈侵徹AD99.5 陶瓷/4340鋼復合靶板
8.2.1 有限元模型
8.2.2 結果與討論
9 彈體貫穿陶瓷/金屬復合裝甲的數值模擬
9.1 平頭彈貫穿AD95陶瓷/2024-T3 A1復合裝甲
9.1.1 有限元模型
9.1.2 結果與討論
9.2 APDS貫穿AD95/5083 A1復合裝甲
9.2.1 有限元模型
9.2.2 結果與討論
10 彈體撞擊陶瓷輕型裝甲分析模型
10.1 分析模型的建立
10.1.1 彈體耗能
10.1.2 陶瓷板耗能
10.1.3 背板耗能
10.2 相關參數的確定與選擇
10.3 與實驗結果的比較和討論
參考文獻