合金钢板与纤维材料板的间隔层合复合结构

由4.8.1节的分析可知，对于合金钢和纤维材料有间隔层合情况，残余破片和冲塞块贯穿合金钢靶板后，因无纤维材料板约束，一起以随机姿态出靶，且在间隔飞行过程中会发生随机翻转及飞行轨迹偏转，整个过程具有随机性。因此，相应的数值仿真和理论分析只能针对威力最大的垂直侵彻进行，得到的结果较为保守。

在此限定条件下，可以将破片对合金钢靶板与纤维材料板有间隔组合复合结构的侵彻过程分成两个阶段进行分析，在特定质量破片条件下，建立破片对复合结构弹道极限速度与合金钢板厚度、纤维材料板厚度的函数关系式。具体分析过程如下：

1.特定质量破片贯穿合金钢靶板后的剩余速度

特定质量破片对合金钢的侵彻分析并非是为了获得破片对合金钢靶板的弹道极限速度，而是为了获得特定撞击速度下破片贯穿特定厚度合金钢靶板后的剩余速度，这个剩余速度即为破片侵彻纤维材料板的输入条件。

根据试验和数值仿真的研究成果，可通过式（5.5）获得确定质量破片以特定撞击速度贯穿特定厚度合金钢靶板后的剩余速度，此剩余速度即为下一步计算的输入条件。

式中，vr为剩余速度，m/s；v0为撞击速度，m/s；v50S为合金钢的弹道极限速度，m/s；AS、BS为系数，可通过试验或数值仿真获得。本书已在第3章中通过数值仿真获得了特定质量破片（3.0 g、4.5 g、6.0 g、7.5 g、9.0 g和10.0 g）贯穿不同厚度（4 mm、5 mm、6 mm、7 mm和8 mm）合金钢靶板后的剩余速度计算模型式（3.16），可为复合结构的优化设计提供支撑。

2.特定质量破片带塞块侵彻条件下对纤维材料的弹道极限速度

根据试验和数值仿真的研究成果，背后无约束合金钢靶板在破片侵彻下产生半球形塞块。因此，可以根据破片的直径和合金钢靶体的厚度近似获得塞块的质量，并将破片穿出靶体的速度与塞块的速度近似认为是一致的，则对于特定质量的破片，可通过式（5.6）获得破片对不同厚度纤维材料靶体的弹道极限速度。

式中，v50F为纤维材料弹道极限速度，m/s；AF、BF为系数，可通过试验或数值仿真获得。本书在第5章中获得了残余破片和塞块（共7.7 g和10.0 g）弹道极限的计算模型式（4.27）和式（4.28），可为复合结构的设计提供支撑。由式（5.6）即可得到防御特定速度破片所需的靶体厚度。

3.复合结构防护性能分析公式(www.xing528.com)

根据上述分析，破片贯穿合金钢靶板后的剩余速度vr即为对纤维材料板的入速v50F，即

由式（5.5）～式（5.7）可得复合结构整体的弹道极限v50为

式中，AF、BF、AS和BS由试验或数值仿真获得。

将式（5.8）代入复合结构靶体面密度的计算式（5.2）中，可得：

为了得到最小面密度SAD，将式（5.9）对HS求导，可得

为了得到最小面密度SAD，将式（5.9）对HS求导，可得

由于式（5.10）中参数过多，不能直观得到面密度SAD与合金钢靶板厚度HS的函数关系，也不能判断出SAD与HS是否为线性关系，需要质量破片与复合结构的具体情况确定之后，才能确定相关参数，再判断SAD与HS的关系，从而求得最小面密度的条件下合金钢靶板的厚度HS和纤维材料板的厚度Hf。

由于式（5.10）中参数过多，不能直观得到面密度SAD与合金钢靶板厚度HS的函数关系，也不能判断出SAD与HS是否为线性关系，需要质量破片与复合结构的具体情况确定之后，才能确定相关参数，再判断SAD与HS的关系，从而求得最小面密度的条件下合金钢靶板的厚度HS和纤维材料板的厚度Hf。