陶瓷材料冲击响应与破坏机理的近场动力学研究

基本信息
批准号:11802214
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:赖欣
学科分类:
依托单位:武汉理工大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘立胜,任琳,刘金刚,褚不凡,何济沧
关键词:
损伤断裂破坏机理冲击响应近场动力学方法
结项摘要

Structural ceramic exhibits impressive application potential for its high performance. The damage evolution and fracture mechanism of ceramic under ballistic impact is the key problem for the penetration resistance optimization of ceramic armor. The understanding of the dynamic properties and damage evolution patterns of ceramic conoid, the comprehension of the abrasion between ceramic fragments and projectile, are the two keys upon the research and estimation of the anti-penetration performance for ceramic armors. Based on the non-ordinary state-based Peridynamic theory, systematical investigation will be carried out against the dynamic mechanical behavior and fracture mechanism of the ceramic. This project will explore and construct a Peridynamic analysis model which take account the abrasions between the projectile and the comminuted ceramic fragmentations, as well as the characteristic of the ceramic damage evolution. This project will describe the abrasion interactions between projectile and ceramic fragments using friction model and hot-melt theory, build strain-rate sensitive and stress states dependent peridynamic constitutive model for ceramic, explore and construct a Peridynamic analysis model which take account the abrasions between the projectile and the comminuted ceramic fragmentations, as well as the characteristic of the ceramic damage evolution. In addition, develop accurate and reliable numerical approach to reproduce the dynamic response of the ceramic accurately, investigate the effect on the dynamic response of the ceramic by impact velocity, impact loading, ceramic strength, and structural dimensions. By analyzing the damage evolution and fracture pattern in the penetration process using the numerical simulations, we analyze and reveal the dynamic behavior and the damage and fracture mechanism of ceramics thus provide theoretical basis for the structure design and performance optimization for such materials.

高性能结构陶瓷在装甲材料与防护领域具有广泛应用前景。高速冲击下陶瓷损伤演化与破坏机理,是分析和优化陶瓷装甲抗侵彻性能的关键科学难题。掌握陶瓷破碎锥的动态力学行为和损伤演化规律,明确陶瓷碎屑颗粒对弹丸的侵蚀作用,是研究和评估陶瓷装甲抗侵彻性能的两个关键。本项目基于非常规态近场动力学理论,针对陶瓷材料在冲击作用下的动态力学性能与破坏机制展开系统研究。引入摩擦接触模型与热熔融理论描述弹丸与陶瓷碎屑的相互作用,研究应变率敏感、应力状态相关的近场动力学陶瓷本构模型,重点探索并建立能准确描述弹丸与陶瓷碎屑侵蚀作用和陶瓷破碎锥损伤演化特性的近场动力学分析模型,发展准确可靠的针对陶瓷材料动态力学性能的数值分析方法,研究冲击速度、冲击载荷、材料强度、结构尺寸等因素对陶瓷材料动态力学行为的影响机制,分析并揭示陶瓷材料在高速冲击作用下的动态力学响应与损伤破坏机理,为这类材料的结构设计和性能优化提供理论依据和指导

项目摘要

高性能结构陶瓷在装甲材料与防护领域具有广泛应用前景。高速冲击下陶瓷损伤演化与破坏机理,是分析和优化陶瓷装甲抗侵彻性能的关键科学难题。掌握陶瓷破碎锥的动态力学行为和损伤演化规律,明确陶瓷碎屑对弹丸的侵蚀作用,是研究和评估陶瓷装甲抗侵彻性能的两个关键。本项目基于非常规态近场动力学理论,针对陶瓷材料在冲击作用下的动态力学性能与破坏机制展开系统研究。引入摩擦接触模型与热熔融理论描述弹丸与陶瓷碎屑的相互作用,研究应变率敏感、应力状态相关的近场动力学陶瓷本构模型,重点探索并建立能准确描述弹丸与陶瓷碎屑侵蚀作用和陶瓷破碎锥损伤演化特性的近场动力学分析模型,发展准确可靠的针对陶瓷材料动态力学性能的数值分析方法,研究冲击速度、冲击载荷、材料强度、结构尺寸等因素对陶瓷材料动态力学行为的影响机制,分析并揭示陶瓷材料在高速冲击作用下的动态力学响应与损伤破坏机理,为这类材料的结构设计和性能优化提供理论依据和指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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