轻量级金属泡沫块BlastWave，来自高爆炸轮的碎片

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Afsaneh Rabiei Arabiei@ncsu.edu. 919.513.2674

哑光船员 matt_shipman@ncsu.edu. 919.515.6386

New research from North Carolina State University and the U.S. Army’s Aviation Applied Technology Directorate shows that stainless steel composite metal foam (CMF) can block blast pressure and fragmentation at 5,000 feet per second from high explosive incendiary (HEI) rounds that detonate only 18 inches away.

“简而言之，我们发现钢- cmf提供了比所有其他现有装甲材料更多的保护，同时显著降低了重量，”Afsaneh Rabiei说，他是一篇关于这项工作的论文的资深作者，也是北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程教授。“我们可以在重量很低的情况下提供与现有钢装甲一样多的保护，或者在相同重量的情况下提供更多的保护。

“许多军用车用轧制均匀钢制成的装甲，这是我们的钢铁CMF的三倍，”拉比尼说。“基于这样的测试，我们相信我们可以用钢铁CMF取代轧制钢而不牺牲安全性，不仅更好地阻挡碎片，而且更好地阻止了对创伤如主要脑损伤的爆炸波等爆炸波。这将显着降低车辆重量，提高燃料里程和车辆性能。“

在这项研究中，研究人员向一块2.3毫米厚的铝制打击板发射了一枚23×152毫米(mm)的HEI子弹——防空武器中经常使用这种子弹。10英寸× 10英寸的cmf钢板(9.5毫米或16.75毫米厚)被放置在离铝板18英寸的地方。研究人员评估说，钢- cmf能够抵抗冲击波的压力，抵抗爆炸圆产生的铜和钢碎片，以及来自撞击板的铝。

“钢的两层厚度停止了高频，16.75毫米钢CMF停止了15毫米的所有碎片²超过150毫米²大小,”Rabiei说。“9.5毫米的钢- cmf阻止了大部分碎片，但不是全部。根据结果，10毫米的cmf钢板可以阻止所有碎片的大小。”

研究人员还开发了cmf钢板的计算机模型。与实验结果比较，模型与实验结果非常吻合。研究人员随后利用该模型预测铝5083装甲——一种已经在市场上销售的装甲，其重量和厚度与16.75毫米钢cmf相当——将如何对抗HEI弹药。

模型显示，虽然铝装甲的重量与钢cmf板相似，可以阻止所有碎片，但铝装甲会弯曲，让碎片穿得更深。这将导致更多的伤害面板，转移大量的压力到士兵或装备后面的装甲。另一方面，钢- cmf，通过空心球的局部变形吸收冲击波和飞行碎片的能量，使钢- cmf装甲承受相当小的应力，提供更多的保护，以抵御碎片和冲击波。

接下来的步骤包括测试钢- cmf对抗简易爆炸装置(ied)和大口径，安装弹道。研究人员已经测试了CMF的性能对抗手持攻击性武器，辐射和极端高温。

本文，“通过实验和建模方法研究复合金属泡沫的爆炸和片段抗性研究，“发表在复合结构杂志。这项研究的主要作者是雅各布马克思，博士。在NC状态的学生。本文由Aviation Appliation Technology Limiterate的Marc Portanova合作。该工作是在国防部的联合飞机生存能力计划的资助完成，授予编号JASPO-V-15-03-001。

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编辑注：研究摘要跟随。

“通过实验和建模方法研究复合金属泡沫材料的抗爆炸和破片性能”

作者：北卡罗来纳州立大学雅各布马克思和Afsaneh Rabiei;Marc Portanova，航空应用技术董事

发表: 3月21日,复合结构学报

迪伊: 10.1016 / j.compstruct.2018.03.075

抽象的：复合金属泡沫（CMF）以其高强度为密度比和非高能量吸收能力。在这项研究中，不锈钢CMF面板是针对高爆炸性燃烧（HEI）轮测试的，以研究它们对爆炸性爆炸压力和所得碎片的抵抗力。结果表明，CMF面板能够阻止各种尺寸的赋予片段，速度高达1500米/秒，并在不开裂或弯曲的情况下吸收喷砂能量。使用动力驱动器求解实验结果，并与传统铝制盔甲的性能相比。观察到，尽管它们类似的质量，但碎片在铝板中的渗透深度高于CMF面板的深度。在爆炸和碎片的影响之后，在铝板中观察到显着的前方皮瓣和凸出。在所有CMF面板中没有观察到脾均多的凸起。另外，与爆炸后任何间隔的铝板相比，CMF面板的压力远远得更大。实验和分析结果证明，新型CMF材料可以是压制轻质和更有效的车载铠装的解决方案。