聚脲彈性體可以有效增強基體的抗爆、抗侵徹能力。本文利用LS-DYNA軟件模擬了聚脲涂覆鋼板在爆炸沖擊波及破片群聯合作用下的毀傷特性。

該數值模擬的物理模型如圖1所示。

圖1物理模型示意圖

Fig.1 Physical model diagram

使用Ansys/LS-DYNA有限元分析軟件，建立了如圖2所示的1/4模型。本模型所有材料均使用3DSolid164單元。靶板四條側邊采取全約束方式固定，空氣邊界采用透射條件。

圖2有限元數值計算模型

Fig.2 Finite element numerical calculation model

考慮位置、厚度兩個因素，設計了10個工況：無涂覆、迎爆面涂覆2、4、6mm、背爆面涂覆2、4、6mm、雙側涂覆2、4、6mm。

1.2.1 RDX炸藥

采用*MAT_HIGH_EXPLOSIVE_BU-RN材料模型，配合JWL狀態方程描述。

1.2.2 空氣

*MAT_NULL理想氣體材料模型，結合EOS_LINEAR_POLYMIAL線性狀態方程表示。

1.2.3 ASTM1045鋼

采用*MAT_PLASTIC_K-INEMATIC本構模型表示，其高應變率效應可由Cowper-Symonds模型方程描述。

1.2.4 鎢合金破片

采用*MAT_JAHNSON_COOK本構模型結合G-RUNEISEN狀態方程。

1.2.5 聚脲彈性體材料

選用*MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLATICITY多線性彈塑性材料模型。

爆轟波傳播如圖3所示。

圖3 爆轟波傳播

破片群的飛散過程如圖4(a)所示。

(a) 破片飛散過程

(a) Schematic diagram of fragmentation dispersion

(b) 破片著靶示意

(b) Schematic diagram of fragments impact on target

圖4 破片飛散及著靶

Fig.4 Fragments emission and impact on the target.

圖5為各工況靶板迎爆面最終形變云圖。

圖5 各工況迎爆面最終形變云圖

Fig.5 The final deformation nephogram of each working condition

取無涂覆、單車涂覆4mm、雙側涂覆4mm為研究對象，研究各涂覆方式的響應過程，如圖6所示。

 (a)S-0    

                                                                          (b)F-4

 (c)B-4   

   (d)D-4

圖6 沖擊波-破片載荷對靶板的作用過程

Fig.6 The process of shock-fragments loading on the target plate

（1）靶板中心區域受到的破壞最明顯；

（2）涂覆4mm及以上厚度的聚脲彈性體可有效增強抗爆、抗侵徹性能；