【摘 要】
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为了研究钇铝石榴石（Yttrium Aluminum Garnet,YAG）透明陶瓷的冲击破坏特性以及透明陶瓷复合装甲的抗弹性能,开展了YAG透明陶瓷的动静态力学性能试验和子弹侵彻YAG透明陶瓷复合装甲作用过程的试验、理论和数值模拟研究。基于透明防护材料剩余侵彻深度计算模型分析了YAG透明陶瓷材料抗弹性能的影响因素,采用数值模拟方法研究了透明陶瓷复合装甲的抗弹性能。主要研究内容如下:（1）YAG透
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为了研究钇铝石榴石（Yttrium Aluminum Garnet,YAG）透明陶瓷的冲击破坏特性以及透明陶瓷复合装甲的抗弹性能,开展了YAG透明陶瓷的动静态力学性能试验和子弹侵彻YAG透明陶瓷复合装甲作用过程的试验、理论和数值模拟研究。基于透明防护材料剩余侵彻深度计算模型分析了YAG透明陶瓷材料抗弹性能的影响因素,采用数值模拟方法研究了透明陶瓷复合装甲的抗弹性能。主要研究内容如下:（1）YAG透明陶瓷力学性能试验及其冲击破坏机制分析针对YAG透明陶瓷材料进行了准静态压缩和霍普金森压杆试验研究,获取了材料在不同应变率载荷下的力学响应特性。利用SEM对试验后的YAG透明陶瓷碎片进行细观表征,结合观测结果分析了YAG透明陶瓷材料的冲击破坏机制。（2）子弹撞击YAG透明陶瓷及其复合装甲弹道试验研究分别开展了12.7mm穿燃弹撞击YAG透明陶瓷和玻璃的剩余侵彻深度（Depth of Penetration,DOP）试验研究,比较了两种材料的抗弹性能,根据试验结果分析了YAG透明陶瓷和玻璃的抗侵彻机制。随后开展了典型子弹撞击不同面密度YAG透明陶瓷复合装甲的弹道试验研究,结合X光和高速摄影对弹靶作用过程进行了研究,分析了透明陶瓷复合装甲的抗弹机制。（3）YAG透明陶瓷/玻璃剩余侵彻深度计算方法研究考虑弹体侵蚀对侵彻行为的影响,建立了子弹撞击透明陶瓷/铝合金半无限靶和玻璃/铝合金半无限靶的剩余侵彻深度计算模型。与（2）中的试验结果对比验证计算模型的可靠性,利用该计算模型讨论了弹靶特性对透明陶瓷抗弹性能的影响规律。（4）子弹撞击YAG透明陶瓷复合装甲数值模拟研究基于文献调研以及试验结果拟合确定了YAG透明陶瓷材料的JH-2本构模型参数,利用AUTODYN软件开展了子弹撞击YAG透明陶瓷复合装甲的数值模拟研究。对比侵彻试验结果,对材料本构参数和数值模型进行了可靠性验证。开展了不同结构透明陶瓷复合装甲抗侵彻性能数值模拟研究,讨论了材料厚度、周向约束以及分层对于透明装甲抗弹性能的影响。
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