采用有限元模拟了Kevlar纤维复合材料靶板在不同长径比破片冲击下的抗侵彻性能，破片初速度取值346m/s[6]，重点对破片侵彻靶板的时间、剩余速度、侵彻方式以及应力分布等进行了研究。

2 侵彻模型

2.1几何模型

靶板为Kevlar纤维复合材料，长、宽、厚为120×120×10mm；破片材料采用35CrMnSi钢板，质量为10g，形状采用圆柱形，长径比λ分别取值1、2、4、6、8、10。

2.2有限元计算模型

因为模型的对称性，靶板与破片均取1/2结构进行模拟计算。实际建模时靶板的尺寸为120×60×10mm。靶板与破片均采用8节点实体网格结构，为了提高模拟计算的效率，在破片与靶板撞击点附近采用致密的网格划分，其余部分采用稀疏的网格划分方式，如图2所示。在对称面上施加对称约束，在靶板侧面施加固定约束。计算过程中采用等效失效应变描述网格的扭曲和侵彻，Kevlar纤维复合靶板采用Puff状态模型描述材料状态的变化，选用Von Miss强度模型进行强度分析；破片采用线性模型描述材料状态的变化，选用Von Miss模型进行强度分析。

 

3 结果与数据分析

通过数值模拟计算，改变圆柱形破片的长径比，得到了Kevlar复合材料靶板在不同长径比圆柱形破片冲击下的抗侵彻数据，见表1。

3.1不同长径比破片贯穿靶板的时间和剩余速度

破片在质量相同的情况下，长径比的不同，会导致其在侵彻过程中与靶板的接触面积不同，长径比越大，接触面积越小，这就使得靶板上与破片接触处受到的单位面积力越大，从而更容易贯穿靶板，破片贯穿靶板后的剩余速度也越大。表1列出了六组不同长径比破片贯穿靶板后的时间和剩余速度，为了更好地找到其中的规律，根据表1中的数据作长径比与贯穿时间关系图3和长径比λ与剩余速度关系图4。从图3中可以清晰地看出，随着破片长径比的增大，破片贯穿10mm厚Kevlar129复合材料靶板需要的时间越短，但时间减少幅度越来越小；而从图4可以看出，随着破片长径比的增大，破片贯穿靶板后的剩余速度也越来越大，但增加幅度越来越小。