3.4 螺纹副的设计计算 12

4 建模 15

4.1 三维建模 15

4.2 工程图模型 18

5 实验 24

5.1 实验目的 24

5.2 实验仪器 24

5.3 实验步骤 25

5. 4 计算原理 27

5 . 5 数据处理 28

6 有限元仿真 33

7 理论与仿真对比 42

结论 44

致谢 45

参考文献 46

第 II  页 本科毕业设计说明书

1 引言

陶瓷材料作为一种极具发展前景的高性能装甲材料，具有低密度、高硬度、高体积模 量的优点。它的低密度可以大幅度减轻装甲重量，满足步兵及其他作战人员装备高机动性 的要求；高硬度能大大降低破甲武器的侵彻作用；高体积模量使其在被侵彻时保持较高的 侵彻阻力，使弹体破碎，吸收弹体动能；同时，陶瓷具有较高的抗压强度和抗弯强度，避 免了拉伸波传播造成的材料断裂。

然而，陶瓷又是脆性材料，它的韧性和强度都有待提高。当弹丸高速撞击陶瓷面板时， 陶瓷内部产生应力波并且表面形成裂纹。由于应力波传播速度和陶瓷裂纹扩展速度都远远 大于弹丸的侵彻速度，所以，在弹丸尚未穿透陶瓷时，陶瓷就会破碎并且飞溅，不能对弹 丸起进一步的抗侵彻作用[1]。这种现象在厚陶瓷板表现的尤为明显，只有在陶瓷板保持完整 的情况下，即有裂纹而无扩容作用时才能充分的发挥陶瓷的抗侵彻性能[2]。进一步研究发现， 通过采用陶瓷金属复合装甲结构和对陶瓷材料施加约束的方法，使陶瓷内部产生预应力， 可以有效地提高陶瓷材料的防护系数。本论文的目的是设计一种实际中可应用的装甲陶瓷 预应力加载装置，提高陶瓷的强度，降低拉伸破坏敏感性，来改善陶瓷的抗侵彻性能。

1.1 论文研究的背景和意义

在现代高科技战争中随着反装甲武器的更新换代，用于抗中、高速冲击的防护装甲日 益受到重视，对装甲材料性能提出更高的抗冲击能力、抗崩落能力还有抗侵彻能力的要求。 从实用性方面来说，就是要求装甲材料具有“三高一低”的特性，即高硬度、高强度、高 韧性和低密度。

仔细研究装甲材料的发展史，可分为以下几种类型：玻璃钢、Kevlar、金属材料和陶瓷 材料。玻璃钢密度低，强度高，但是硬度低。Kevlar 材料是二十世纪六十年代美国杜邦公 司研制出的一种易于加工和成型的芳纶复合材料，它具有韧性好，强度高，密度低，耐高 温的特点，被称为“装甲卫士”，但是硬度较低。金属材料硬度和韧性都较高，但是密度约 为陶瓷的两倍，硬度也比陶瓷材料低。陶瓷材料除了拥有比金属更胜一筹的硬度，很低的 密度以外，还具有较高的抗压强度和抗弯强度等特点，同时陶瓷材料生产工艺成熟、价格 低廉、资源丰富，为大幅提高复合装甲的抗侵彻能力提供了可能[3]。论文网