本发明专利技术涉及纤维增强复合材料层合结构安全防护速度计算方法，包括以下步骤：步骤1，计算纤维增强复合材料层合结构弹道极限分布模型的均值μ。步骤2，确定结果的容忍度λ，并计算弹道极限正态分布标准差σ。步骤3，建立弹丸初速的概率分布模型。步骤4，通过matlab等随机取样软件重现弹道试验过程。步骤5，得到单次数值抽样试验与分布均值的最大正向偏差ω1及最大负向偏差ω2。步骤6，计算纤维增强复合材料层合结构的安全防护速度。本发明专利技术能够较为准确地通过已有的弹道试验结果计算出纤维增强复合材料层合结构的安全防护速度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，尤其涉及通过统 计及概率分析方法计算纤维增强复合材料层合结构的安全防护速度的计算方法。
技术介绍
纤维增强复合材料由于其材料特性，具有优良的物理机械性能和力学性能，除了 比强度、比模量高于目前常用于防护工程的金属材料，其抗疲劳性、抗震性也远远优于金属 材料，更重要的是它在受到弹道冲击的情况下不会像金属材料一样发生"二次杀伤效应，因 而具有优良的弹道防护性能。因此，目前被广泛的用于防弹衣、防弹头盔、坦克、飞机及舰船 的防护装甲中。 目前，常用于装甲材料弹道极限测试方法为V5tl法，其试验方法为取弹道试验过程 中，弹丸无法穿透的装甲材料时的三个最大初速及弹丸穿透的装甲材料时三个最小初速， 且这六个数据中最大弹速差值不得大于50m/s，V5tl的值就是由这六次试验的弹丸初速取平 均值得到。 但是，不同于金属防护结构的确定性及弹丸穿透过程的局部性，纤维增强复合材 料层合结构，由于材料制备时工艺过程中细微差异，如：含胶量、纤维布层数及方向角、层间 粘合程度均会导致纤维增强复合材料层合结构的弹道极限的波动。同时，由于纤维增强复 合材料层合结构中应力波速度较高且结构重量较轻，因此，在弹道试验过程中，参与防御 弹丸的纤维增强复合材料层合结构的范围要远大于金属结构，从而弹丸质量的细微差异、 弹丸初速的范围、着弹位置的差别、边界夹持的控制等因素也都会导致弹道测试结果的波 动性。 因此，目前使用的V5tl测试法对于测试纤维增强复合材料层合结构的防护能力存 在以下缺陷：（1)试验结果要求初速范围小，从而对试验时弹丸初速范围要求较高，同时试 验次数较多；（2)忽略了试验过程中的波动性，测试结果与层合结构设计抵御目标的阈值 会存在一定偏差，若测试结果相对于层合结构对于特定目标的实际抵御能力偏大，则会导 致层合结构在使用过程中无法抵御目标，造成人员伤亡或武器设备的损坏。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提出一种纤维增强复合材料层合结构安全防护速 度计算方法，能够较为准确地通过已有的弹道试验结果计算出纤维增强复合材料层合结构 的安全防护速度。 为了解决上述问题，本专利技术提出了一种纤维增强复合材料层合结构安全防护速度 计算方法，该方法包括以下步骤： 步骤1，通过在试验中选取合适试验数据，计算纤维增强复合材料层合结构弹道极 限分布模型的均值y。 步骤2,根据弹道试验条件及试验过程中使用层合结构统一性确定结果的容忍 度A，在弹道极限正态分布模型的置信度为98%的基础上，计算弹道极限正态分布标准差 OO 步骤3,根据弹丸初速分布范围应比选取的试验数据的初速范围稍大，建立弹丸 初速的概率分布模型。 步骤4,根据步骤1~步骤3中确立的弹丸初速和层合结构的弹道极限分布模型， 通过matlab等随机取样软件重现弹道试验过程。 步骤5,根据步骤4中的数值模拟弹道试验结果，得到单次数值抽样试验与分布均 值的最大正向偏差％及最大负向偏差《 2。 步骤6,根据计算过程中使用试验的弹丸初速均值，单次数值抽样试验的两个最大 偏差，计算纤维增强复合材料层合结构的安全防护速度。 进一步地，该步骤1中合适试验数据是指，选取n次试验结果作为建立层合结构 弹道极限分布的基础，n为偶数，且其中（n/2)次试验结果为弹丸无法穿透层合结构最大速 度，（n/2)次试验结果为弹丸完全穿透层合结构最小速度。 进一步地，计算n次的弹丸初始速度的平均速度y:【主权项】1. 一种，其特征在于该方法由以下 步骤实现：步骤1，通过在试验中选取合适试验数据，计算纤维增强复合材料层合结构弹道 极限分布模型的均值y;步骤2,根据弹道试验条件及试验过程中使用层合结构统一性确 定结果的容忍度A，在弹道极限正态分布模型的置信度为98%的基础上，计算弹道极限正 态分布标准差O;步骤3,根据弹丸初速分布范围应比选取的试验数据的初速范围稍大，建 立弹丸初速的概率分布模型；步骤4,根据步骤1~步骤3中确立的弹丸初速和层合结构的 弹道极限分布模型，通过matlab等随机取样软件重现弹道试验过程；步骤5,根据步骤4中 的数值模拟弹道试验结果，得到单次数值抽样试验与分布均值的最大正向偏差Q1及最大 负向偏差《2;步骤6,根据计算过程中使用试验的弹丸初速均值，单次数值抽样试验的两个 最大偏差，计算纤维增强复合材料层合结构的安全防护速度。2. 如权利要求1所述的计算方法，其特征是步骤6中所述的纤维增强复合材料层合结 构的安全防护速度vs，Vs表示在纤维增强复合材料层合结构能防护的安全载荷，此条件下 的载荷无法穿透层合结构。【专利摘要】本专利技术涉及，包括以下步骤：步骤1，计算纤维增强复合材料层合结构弹道极限分布模型的均值μ。步骤2，确定结果的容忍度λ，并计算弹道极限正态分布标准差σ。步骤3，建立弹丸初速的概率分布模型。步骤4，通过matlab等随机取样软件重现弹道试验过程。步骤5，得到单次数值抽样试验与分布均值的最大正向偏差ω1及最大负向偏差ω2。步骤6，计算纤维增强复合材料层合结构的安全防护速度。本专利技术能够较为准确地通过已有的弹道试验结果计算出纤维增强复合材料层合结构的安全防护速度。【IPC分类】G06F17-50【公开号】CN104794307【申请号】CN201510228850【专利技术人】侯海量, 胡年明, 朱锡, 陈长海 【申请人】中国人民解放军海军工程大学【公开日】2015年7月22日【申请日】2015年5月7日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纤维增强复合材料层合结构安全防护速度计算方法，其特征在于该方法由以下步骤实现：步骤1，通过在试验中选取合适试验数据，计算纤维增强复合材料层合结构弹道极限分布模型的均值μ；步骤2，根据弹道试验条件及试验过程中使用层合结构统一性确定结果的容忍度λ，在弹道极限正态分布模型的置信度为98％的基础上，计算弹道极限正态分布标准差σ；步骤3，根据弹丸初速分布范围应比选取的试验数据的初速范围稍大，建立弹丸初速的概率分布模型；步骤4，根据步骤1～步骤3中确立的弹丸初速和层合结构的弹道极限分布模型，通过matlab等随机取样软件重现弹道试验过程；步骤5，根据步骤4中的数值模拟弹道试验结果，得到单次数值抽样试验与分布均值的最大正向偏差ω1及最大负向偏差ω2；步骤6，根据计算过程中使用试验的弹丸初速均值，单次数值抽样试验的两个最大偏差，计算纤维增强复合材料层合结构的安全防护速度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：侯海量，胡年明，朱锡，陈长海，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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