碳化硅/钛合金穿插式TPMS结构的抗侵彻性能数值模拟研究

周浩天 李依男 覃彬 孟钰权 宋卫东

周浩天, 李依男, 覃彬, 孟钰权, 宋卫东. 碳化硅/钛合金穿插式TPMS结构的抗侵彻性能数值模拟研究[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20261068
引用本文: 周浩天, 李依男, 覃彬, 孟钰权, 宋卫东. 碳化硅/钛合金穿插式TPMS结构的抗侵彻性能数值模拟研究[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20261068
ZHOU Haotian, LI Yinan, TAN Bin, MENG Yuquan, SONG Weidong. Numerical Simulation on Anti-Penetration Performance of SiC/Ti-Alloy Interpenetrating TPMS Structures[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20261068
Citation: ZHOU Haotian, LI Yinan, TAN Bin, MENG Yuquan, SONG Weidong. Numerical Simulation on Anti-Penetration Performance of SiC/Ti-Alloy Interpenetrating TPMS Structures[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20261068

碳化硅/钛合金穿插式TPMS结构的抗侵彻性能数值模拟研究

doi: 10.11858/gywlxb.20261068

Numerical Simulation on Anti-Penetration Performance of SiC/Ti-Alloy Interpenetrating TPMS Structures

  • 摘要: 陶瓷/金属复合材料作为一种具有轻量化、高比强度、高吸能效率的抗冲击结构被广泛地应用在国防军工以及航空航天领域。随着3D打印技术的发展,制造三周期极小曲面(Triply Periodic Minimal Surface,TPMS)的复杂点阵结构成为可能。本文设计一种碳化硅(SiC)陶瓷与钛合金(TC4)复合的穿插式TPMS防弹结构,基于单弹侵彻与双弹侵彻工况利用ABAQUS开展了数值模拟研究,对比研究了该结构与纯SiC的损伤破坏模式、侵彻深度和弹道极限速度。数值模拟结果表明:不同的穿插式TPMS结构呈现出不同的损伤破坏模式,三维拓扑结构限制了裂纹在陶瓷内部的扩散使靶板整体损伤弱于纯SiC靶;第二发弹丸侵彻造成的损伤沿首发弹丸侵彻区域继续发展,侵彻深度增加;相较于纯SiC靶板三种穿插式TPMS靶板的侵彻深度更浅、弹道极限速度更高;当来袭子弹能够击穿靶板时,对低速弹P型结构的抗弹性能更优,对高速弹D型结构的抗弹性能更优。研究结果表明,等面密度下穿插式TPMS靶板相较纯SiC具有更优的抗弹性能。本研究可为新型轻质陶瓷装甲设计提供技术支撑和理论依据。

     

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  • 网络出版日期:  2026-06-04

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