关键词:
复合装甲
抗爆
抗弹性能
多目标优化
轻量化
相关性分析
NSGA-II算法
代理模型
摘要:
[目的]为减小传统拼接式复合装甲的破坏范围,提出一种由钛合金(TC4)面板、碳化硅(SiC)陶瓷、高强聚乙烯(UHMWPE)层合板和一体式的TC4格栅及背板组成的新式复合装甲结构,并通过结构优化设计提升复合装甲的抗弹性能,实现结构的轻量化。[方法]采用数值计算方法对新式复合装甲的抗弹性能展开对比研究,建立复合装甲抗弹性能的快速预报代理模型,对结构参数与剩余速度和面密度开展相关性分析,并采用非支配排序遗传算法(NSGA-II)对复合装甲的结构参数进行优化。[结果]结果表明:相较于传统拼接式复合装甲,新式复合装甲因存在一体式TC4格栅和背板,导致弹体剩余速度降低了11.7%,破坏范围缩小60.9%,且破坏范围局限于格栅内部,其余区域结构完整性较好,同时位于拼缝处的防护薄弱区域的抗弹性能得到提升。弹体剩余速度与UHMWPE层合板厚度的相关性最强,与TC4背板厚度的相关性最弱。优化后的结构设计方案为:SiC陶瓷厚度为4.25 mm,UHMWPE层合板厚度为10.65 mm,TC4背板厚度为0.52 mm,优化后的弹体剩余速度降低了21.0%,面密度降低了5.3%。[结论]与拼接式复合装甲相比,新式复合装甲结构具有更优异的抗侵彻性能;基于SVR代理模型和NSGA-II算法对复合装甲进行结构优化设计的方法有效可行。研究结果可以为复合装甲的结构设计和优化提供了新的理论和实践参考。