仿生蜂窝遮弹层抗侵彻机理及数值模拟.pdf

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1、第35卷第4期防护工程Vol_35No．42013年8月PR0TECTIVEENGINEERINGAug．2013仿生蜂窝遮弹层抗侵彻机理及数值模拟石少卿，王起帆，刘颖芳’汪宏涛’(1．后勤工程学院，重庆401311；2．重庆市岩土力学与地质环境保护重点实验室，重庆401311)摘要：在对贝壳珍珠等自然复合材料进行细观机理分析的基础上，运用仿生学原理，以钢管混凝土作为构件设计了一种新型蜂窝遮弹层。该仿生遮弹层具有施工简便、承载力高等优点。从应力波传播方面分析了遮弹层中钢管混凝土构件的阻弹机理：钢管混凝土短构件由于混凝土受到钢

2、管的约束，射弹在侵彻过程中的摩擦阻力大为增加，从而减少了其侵彻深度。利用ANSYS／LS—DYNA软件对蜂窝遮弹层的抗侵彻性能进行了数值模拟，结果表明：由于钢管的约束作用，远离弹靶接触区域的节点和单元无论是受力还是变形的量值相对于接触区的都比较小；由钢管混凝土构件构筑的蜂窝遮弹层抗侵彻性能明显提高。关键词：仿生学；蜂窝遮弹层；侵彻；数值模拟Numericalsimulationofanti-penetrationcharacteristicsofanalveolatebursterlayerSHIShaoqing。，WANG

3、Qifan，LIUYingfang，WANGHongtao，(1．LogisticEngineeringUniversity，Chongqing401311，China；(2．ChongqingKeyLaboratoryofGeomechanics&GeoenvironmentProtection，Chongqing401311，China)Abstract：Basedonthemicrocosmicstudyofsomenaturalmulriplematerials，suchasconchs，pearls，andappl

4、yingthetheoryofbionics，anewalveolatebursterlayerisdesigned，concrete—filledsteeltubesbeingthecomponentele—ments．Fromtheangleofthetheoryofstresswavepropagation，themechanismofstrengthenhancementisstudied，andthecausationofthestructureblockingtheprojectileisinvestigated

5、．Atthesametime，theANSYS／LS—DYNAfiniteelementsoftwareisusedtomakethenumericalcalculationanalysisoftheanti—pene~ationpropertiesofthebursterlayer，andtheeffectofsteeltuberestrictionisanalyzed．Comparedwiththeanti—pene~ationpropertiesofconcrete，theanti-penetrationpropert

6、iesofthebursterlayerareimprovedgreatly．Keywords：bionics；alveolatebursterlayer；penetration；numericalsimulation常规钻地武器打击目标的精度和侵彻能力逐渐增对结果进行了分析，验证了由钢管混凝土构件构筑强，对防护工程遮弹层的研制提出了更高的要求。目的蜂窝遮弹层具有良好的抗侵彻性能。前，国内外各种新型抗侵彻材料和新型遮弹层的研制思路主要是：提高材料的强度和韧J生，或者利用材料的1仿生蜂窝遮弹层不均匀性使来袭弹受到不对称力作用而

7、产生攻角，在侵彻过程中发生偏转从而减小弹体的侵彻深度J。1．1生物复合材料强韧化机理分析结合目前国内外遮弹层研究思路，在对贝壳珍经过选择进化，自然界复合材料具有多种力学性珠等自然复合材料强韧化细观机理分析的基础上，能优异的结构，这些结构特征为仿生复合材料的研究运用仿生学原理，以钢管混凝土作为构件设计了一提供了很多有益的启示。其中，贝壳、骨骼、木、竹等种新型蜂窝遮弹层，然后利用ANSYS／LS—DYNA软自然复合材料的结构形式及组合方式能为遮弹层的件对蜂窝遮弹层的抗侵彻性能进行了数值模拟，并研制提供思路。黄勇等研究发现：贝壳珍

8、珠层是一收稿日期：2013一ol一07作者简介：石少卿(1966一)，男，教授，主要从事防灾减灾工程及防护工程研究。注：该文曾在中国土木工程学会防护工程分会第十三次学术年会交流，修改后在本刊正式发表。第4期石少卿，等：仿生蜂窝遮弹层抗侵彻机理及数值模拟·47·下一层，从而对裂纹起到了偏转作