多尺度颗粒陶瓷材料的抗侵彻机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11702257
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1202.冲击动力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Damage theory of brittle ceramics which is penetrated by the high speed projectile has become the key technical bottleneck in the design and development of ceramic armor. In the contact region of the projectile, the ceramic target which is impacted by the strong confinement and inertial effect has actually been damaged to be granular. However, granular ceramic is a multiscale and complex system, which is a challenging problem to study the dynamic mechanical property and anti-penetration mechanism. In order to establish the causation in relationship between microscopic properties and macro mechanical response of granular ceramic, the present project is carried out by the following aspects: (1) The loading, testing and recovery system of plate impact experiment is designed to aquire the granular ceramic which is approach to the penetration conditions. And the effect of shock pressure is studied in the analysis of micromorphology and size distribution of powders. (2) Under different loading strain rates conditions, the ratio of particle breakage is quantified. Then the theoretical model which is consists of the external work and relative of particle breakage ratio is established in order to obtain the influence mechanism of particle breakage of strain rates effect. (3) The influence mechanism of micromorphology and size distribution of powders is aquired in the bllastic performance study of ceramic armor. The mass erosion law of the projectile is gained at different impact velocities in order to evaluate the contribution of ballistic effectiveness in the penetration of composite targets. The achievement of the project is expected to enrich the theory of interaction mechanism between target and projectile, and to provide reliable theory basis and technical support in the design of armor protection.
脆性陶瓷受弹丸高速侵彻下的损伤理论已成为制约陶瓷装甲设计与发展的关键技术瓶颈。受强约束和惯性效应的影响,弹丸接触区域的陶瓷靶实际已完全损伤至颗粒状,然而颗粒陶瓷是一个多尺度复杂体系,其动态力学性能及抗侵彻机理研究是富有挑战性的课题。为建立颗粒陶瓷微观特性与宏观力学响应之间的关系,本项目将针对以下问题展开研究:(1)设计平板撞击试验加载、测试和回收系统以获取近侵彻条件下的颗粒状陶瓷材料,分析冲击压力对颗粒微观形态和粒度分布的影响。(2)量化不同应变率加载条件下的颗粒破碎率,建立颗粒陶瓷外力功和相对破碎率之间理论模型,揭示颗粒破碎对应变率效应的影响机理。(3)获得颗粒微观形态和尺寸对装甲抗弹性能的影响机制,明确弹丸不同撞击速度下的质量侵蚀规律,评估颗粒陶瓷层对复合装甲抗弹效益的贡献。通过以上问题研究将进一步完善陶瓷装甲弹靶作用机理的理论基础,并为装甲防护设计提供可靠的理论依据和技术支持。

结项摘要

多尺度颗粒陶瓷材料的动态力学性能及其抗侵彻机理研究是陶瓷复合装甲研究领域中富有挑战性的课题。为解决这一难题,本项目采用试验、理论和数值仿真相结合的方法,针对一维应力和平面冲击波加载下完整陶瓷材料的失效与破碎特性、颗粒陶瓷材料动态力学响应及其抗侵彻特性等问题展开了详细研究,具体可细分为五部分内容。第一,采用单脉冲SHPB加载装置完成了对脆性陶瓷一维应力波加载试验,获得了材料强度的应变率效应,通过SEM扫描分析了材料的微观断裂机制及其对宏观力学性能的影响;修正了DID模型,完成了对回收颗粒试样的粒度分析。第二,设计了平板撞击试验,预埋自制PVDF完成了对平面冲击波的测量,获得了不同冲击压力下试样的破碎粒度分布,并从微观角度分析了颗粒断裂模式、剪切滑移、局部塑性等特征。第三,开展了不同粒度和级配的颗粒陶瓷材料的SHPB单脉冲加载试验,对材料强度、环向应力、轴向应力、静水压力等变量的应变率效应进行了研究,并分析了试样应力应变关系;引入Hardin相对破碎率,量化了不同粒度和级配下颗粒破碎随加载压力的变化规律。第四,采用火药枪发射装置,完成了对颗粒陶瓷材料复合装甲的抗侵彻机理研究,针对含不同粒度和级配颗粒的靶板变形进行了详细分析,包括面板开孔、侵彻深度以及背板变形等。最后,通过LS-DYNA软件完成了对弹丸高速复合装甲的数值仿真分析,对侵彻过程中的颗粒陶瓷失效与破碎、靶板应力波传播、弹丸速度和加速度等进行了详细分析,发现复合装甲抗侵彻性能随着颗粒粒度的减小逐渐增大,含单尺寸颗粒的靶板相较不同级配颗粒下的靶板具有更优的抗弹性能,但不同级配下颗粒陶瓷靶内材料在几何空间具有不均匀性,从而导致弹丸偏转更为严重。总之,通过对以上问题的研究,可进一步完善陶瓷装甲弹靶作用机理的理论基础,并为装甲防护设计提供可靠的理论依据和技术支持。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
基于反向传播神经网络的陶瓷损伤参数反演分析
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1000-1093.2018.01.016
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    兵工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高玉波;张伟;李达诚;宜晨虹;汤铁钢
  • 通讯作者:
    汤铁钢
冲击载荷作用下导弹战斗部装药起爆特性研究
  • DOI:
    10.13465/j.cnki.jvs.2019.11.006
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡宣明;张伟;高玉波;范志强
  • 通讯作者:
    范志强
高g值载荷作用下离散颗粒增强复合材料损伤特性研究
  • DOI:
    10.14024/j.cnki.1004-244x.20181013.001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    兵器材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡宣明;张伟;范志强;高玉波
  • 通讯作者:
    高玉波
Influence of epoxy adhesive layer on impact performance of TiB2-B4C composites armor backed by aluminum plate
环氧胶层对铝板背TiB2-B4C复合装甲冲击性能的影响
  • DOI:
    10.1016/j.ijimpeng.2018.07.017
  • 发表时间:
    2018-12-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF IMPACT ENGINEERING
  • 影响因子:
    5.1
  • 作者:
    Gao, Yubo;Zhang, Wei;Fan, Zhiqiang
  • 通讯作者:
    Fan, Zhiqiang
Experimental and analytical study of failure behavior in TiB2-B4C composite under shock loading
TiB2-B4C复合材料冲击载荷下失效行为的实验与分析研究
  • DOI:
    10.1016/j.rinp.2019.02.079
  • 发表时间:
    2019-06
  • 期刊:
    Results in Physics
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Yubo Gao;Chenhong Yi;Wei Zhang
  • 通讯作者:
    Wei Zhang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

冲击载荷作用下武器战斗部装药Grüneisen物态方程
  • DOI:
    10.13465/j.cnki.jvs.2019.12.015
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡宣明;张伟;徐鹏;高玉波;范志强
  • 通讯作者:
    范志强
Mechanical behavior and damage kinetics of a unidirectional carbon/epoxy laminated composite under dynamic compressive loading
动态压缩载荷下单向碳/环氧树脂层压复合材料的机械行为和损伤动力学
  • DOI:
    10.1002/pc.26586
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
    Polymer Composites
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    谢文波;张伟;杨宏斌;姜雄文;王丽娜;高玉波;蔡宣明
  • 通讯作者:
    蔡宣明
基于金属有机框架化合物的气体传感器研究进展
  • DOI:
    10.13873/j.1000-9787(2017)02-0001-03
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    传感器与微系统
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高玉波;向翠丽;邹勇进;王庆勇
  • 通讯作者:
    王庆勇
复杂应力动态加载下颗粒增强复合材料失效模式研究
  • DOI:
    10.14024/j.cnki.1004-244x.20180828.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    兵器材料科学与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡宣明;张伟;高玉波;范志强
  • 通讯作者:
    范志强
PVC夹芯板在冲击载荷下的动态响应与失效模式
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    爆炸与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    叶楠;张伟;黄威;李达诚;高玉波;谢文波
  • 通讯作者:
    谢文波

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

高玉波的其他基金

微/纳陶瓷颗粒多尺度协同增强铝基复合材料动态力学行为与抗冲击性能研究
  • 批准号:
    12172337
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    62 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码