摘要: 介绍了钢球贯穿纤维增强复合材料靶板的一维工程近似分析方法.钢球被假定为刚体，复合材料靶被近似为横观各向同性弹塑性材料.通过将球腔膨胀模型和柱腔贯穿相结合的方法，提出了一种改进的复合材料靶抗贯穿的工程近似分析方法.利用该方法，对三维芳纶纤维编织(3DKW)复合材料靶板开展了抗钢球贯穿的工程近似分析，计算结果与实验结果一致性较好;并进一步讨论了计算中材料主要参数对靶板抗贯穿规律的影响。

关键词: 纤维增强复合材料; 工程分析; 横观各向同性弹塑性材料; 球腔膨胀模型;柱腔贯穿模型

引言近年来，纤维增强复合材料被广泛地应用于防弹器怦IJ 如复合装甲、防弹衣和防弹车等.然而，由于{曼彻问题是一很复杂的科学难题，受很多因素影响，如弹型、弹体的几何尺寸以及靶板的本构、断裂破坏行为等，所以目前研究工作大多集中在实验方国2J 仅能提供一些经验公式，费时费钱，且不易更好分析问题的物理本质.随着计算机数值方法和大型计算程序的进步，对贯穿问题的数值模拟工作得到长足发展，数值方法给出了合理的计算物理图像，但常常不能简明清晰地给出各种参数对贯穿问题的影响.而近似分析方法诸如球腔膨胀模型和柱腔贯穿模型，它们由于其简明、清晰和高效，能够很方便地找到与{曼彻贯穿问题相关的影响因素[江本文在前人研究成果凹的基础上将球腔膨胀模型和柱腔贯穿模型相榈合提出了一种改进的纤维增强复合材料靶板抗钢球贯穿的工程近似分析方法.在球腔膨胀模型下，复合材料的屈服准则仅依赖于厚度方向的屈服应力通过区域平均法计算得到了材料的浮动锁应变，并进一步得到球腔压力;接着提出了柱腔贯穿模型的运动学修正，引入了靶材屈服强度的各向异性修正，以及纤维强度的弱化处理;最后通过积分钢球的运动方程，系统地开展了贯穿问题的分析计算并分析了主要材料参数对贯穿问题的影响计算结果与作者所开展的钢球贯穿3DKW 靶板实验结果符合良好。

第一、靶材的理论模型在钢球系列贯穿纤维增强复合材料靶板实验中，由于钢球的刚度远大于靶板材料，可近似为刚树立由回收的弹丸来分析，钢球基本无变盼.实验中靶板为3DKW 复合材料靶(关于3DKW 复合材料详细信息参见附莉，严格来说是一种正交各向异性材料，但由于实验结果表明，面内不同方向纤维的强度差异不是很大，3 DKW 可近似作为一种横观各向同性弹塑性材料来处理，旋转对称轴沿靶板厚度方向，这为准一维工程分析方法奠定了基础。

第二、基本假定和基本方程钢球对横观各向同性复合材料靶的垂直贯穿问题.为了简化问题，我们认为贯穿过程中弹体所受阻力主要是由靶的球形扩张变形所产生的球壁径向压力所引起的，而弹体垂直运动的作用只是改变每个球腔微元的径向速度和加速度从而改变弹的阻力在不同弹表元素上的分布.这样我们就把球腔扩张和柱腔垂直贯穿的复杂榈合作用简化为弹体垂直运动对球腔对称膨胀过程的运动学修正从而将问题化为准一维问题。

第三、结论由以上系列的数值计算结果分析表明计算的剩余速度和预测的弹道极限与实验结果一致性都较好，故本文提出的准一维工程分析近似方法是合理的、简洁的、高效的。

乾润钢球专业提供大量不锈钢钢球产品，欢迎来电垂询！