1. 研究目的与意义（文献综述）

二战后随着各世界主要大国开始普遍普及高速公路网以及美苏两大国之间进行的军备竞赛，使得轮式战车在作战地域的快速机动穿插成为了可能，苏联通过装备大量的轮式战车和坦克以装甲集群作为突破力量在西欧快速穿插在长久以来一直是西方军队的噩梦。同时随着战后汽车工业的快速发展，轮式战车通过吸收汽车工业发展的成熟技术，经过数次局部战争的验证，进一步提升了自己的机动防护与火力。使得轮式战车具备了相对于坦克更高的机动性能，同时由于其较轻的重量与较小的体积使其在短时间内通过大型运输机在全球进行快速部署以应对突发事件，同时轮式装甲车具有的一定的防护能力与火力使得其能独立完成一定的作战任务。美国组建的斯特赖克旅要求其能在96小时内部署到全球各地^[1]，这是以往任何部队都无法做到的，同时也意味着美国对全球的干涉能力的提升。而随着我国海外利益的进一步扩大，我国海外人员与财产越来越受到动乱地区局势的影响，在未来随着我们运20的成军我们势必将考虑组建轻装机动部队以保护我们的海外利益。这就对我们的轮式战车提出了防护能力的要求。

从世界局部战争看轮式车辆面临着越来越严重的威胁，从叙利亚战争看以反坦克导弹为首反坦克武器的扩散继续呈扩大趋势，从阿富汗伊拉克战争来看城市战中大口径机枪与rpg对轻装轮式装甲造成了巨大的威胁，故基于伊拉克与阿富汗的作战经验美军轻型战术车辆j-lvt在设计时考虑不同的防护需要针对不同的威胁等级搭配的不同级别的防护标准，其基本型a型壳体化铝装甲用于车体防御在保证了防御的同时降低了车辆自身重量，并要求能抵御30米内7.62mm弹药的全向射击以及100m处155mm高爆榴弹爆炸后的冲击波与碎片即北约stanag 4569标准的1级防护水平，b型要求抵御7.62mm与14.5mm弹药的全向射击和60米处155mm高爆榴弹爆炸后冲击波与碎片及stanag 4569标准的3级水平^[2-3]。同时我国东风开发的csk-131与csk-141都能达到车体侧面在100m距离内防御pkm发射的7.62×54mm弹药的水平。距国外水平还有巨大的差距。同时国内大量研究仅仅集中在研究对于7.62mm子弹的防御效果，而近年历次反恐作战显示恐怖分子手中大量存在的rpg短号红箭等制式反坦克导弹，此种导弹大量采用空心装药破甲弹与复合制导方式，三代反坦克导弹命中率往往能达到百分之90以上，而传统的以685装甲钢为主要的防护手段的均质装甲太薄，面对破甲弹（包括串联战斗部）采用爆炸后形成金属射流对装甲目标形成侵彻，穿透通过后效毁伤装甲目标的手段，防护能力低下，即使加装爆炸反应装甲依旧可能由于爆炸反应装甲的滞后性极使得轻型车辆被残余射流击穿^[4]。

随着计算机的飞速发展，国外学者通过计算机建立一系列弹丸侵彻模型，用来寻找弹丸侵彻装甲中发生的变化。上世纪60年代tate对于长杆弹能侵彻较厚装甲进行研究，并提出了florence模型^[5]。在1998年，chocron和galvesz^[6]根据装甲的发展用复合材料作为背面板提出了一种新防弹分析模型。在2002年ben-dor等人研究并提出了自己的模型^[7]。t.brovik等利用有限元分析软件ls-dyna研究了不同但撞击钢板引起的绝热冲塞^[8]而现在考虑到弹-靶作用的过程时间极短同时带有高温和高应变特点，在建立模型时需要考虑应变率和温度对于材料的影响，故对弹丸和靶板一般选用johnson-cook材料模型^[9-11]。

2. 研究的基本内容与方案

（1）特种车辆侧面装甲限元建模

用CATIA等三维软件设计特种车辆并把CATIA模型与ANASY结合， 在ANSYS中建立车体装甲钢的有限元模型，模拟分析。

（2）特种车辆侧面装甲防弹性分析

利用有限元模型，开展防弹性能分析，对子弹等对侧面装甲的不同入侵过程和装甲可能的不同失效形式进行模拟分析。

（3）特种车辆侧面装甲防弹性总结。

利用分析结果对于子弹对于侧面装甲的不同入侵过程和装甲在不同入侵过程中装甲的失效形式以及子弹的能量转化做出总结。

（4）特种车辆侧面装甲防弹优化，采用多目标优化，分别从材料上与结构上入手，使新设计既能提高防弹性能又能降低其重量确保特种车辆的机动性。

根据结果对于容易被弹药击穿的部位进行优化与数值模拟，对前处理阶段出现的各种问题加以解决。利用软件对子弹与破甲弹的侵彻车身防护阶段进行性能优化。（结构）

2.2研究目标：

通过建立模型，开展防弹性能分析，对侵入过程和入侵过程中的能量转化做出总结。通过多目标优化，实现不增加较大重量的情况下兼顾防御性能达到进一步提高车体防护的能力。

2.3技术路线：

（1）根据已知的防弹手段作为参考依据，初选方案；

（2）根据初选方案建立仿真模型，进行ANASYS软件分析；

（3）参考相关资料进行仿真计算，对数据进行分析，校验数据准确性；

（4）对于分析的出的问题优化后导入软件再次进行模拟；

（5）实现基本设计优化。

（1）特种车辆侧面装甲限元建模

用CATIA等三维软件设计特种车辆并把CATIA模型与ANASY结合， 在ANSYS中建立车体装甲钢的有限元模型，模拟分析。

（2）特种车辆侧面装甲防弹性分析

利用有限元模型，开展防弹性能分析，对子弹等对侧面装甲的不同入侵过程和装甲可能的不同失效形式进行模拟分析，分析子弹对于侧面装甲的不同入侵过程和装甲在不同入侵过程中装甲的失效形式以及子弹的能量转化，从而寻找子弹对装甲的入侵规律。同时通过改变输入参数和总结规律，寻找跟确定影响装甲防弹性的主要参数。

（4）特种车辆侧面装甲防弹优化，采用多目标优化，分别从材料上与结构上入手，使新设计既能提高防弹性能又能降低其重量确保特种车辆的机动性。

2.2研究目标：

通过建立模型，开展防弹性能分析，对侵入过程和入侵过程中的能量转化做出总结。通过多目标优化，实现不增加较大重量的情况下兼顾防御性能达到进一步提高车体防护的能力

3. 研究计划与安排

学期第1-4周 完成方案构思、文献检索、外文翻译、资料再收集

学期第4-6周 设计计算、草图绘制

学期第7-9周 图样绘制、编写设计计算说明书（论文）、预答辩

4. 参考文献（12篇以上）

[1]陈行辉.美军超级群能型过渡部队—“斯特赖克”旅[j],国防科技，2005，5：61

[2] 黄政，于坤炎，黄韬，杨天虎，陈宁.外军轻型战术轮式车辆发展现状与特点[j]，汽车运用，2011,9:9.

[3] 陈思忠，吴志成.美军联合轻型战术车辆jltv项目细说（三）[j]，汽车运用，2012，3：3