轻巧的金属泡沫块Blastwave，来自高爆炸的碎片

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Afsaneh Rabiei arabiei@ncsu.edu 919.513.2674

马特·希普曼（Matt Shipman） 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Steel-CMF比所有其他现有的装甲材料提供了更多的保护，同时降低了重量，”有关该作品的论文，也是NC State机械和航空工程教授的高级作者Afsaneh Rabiei说。。“我们可以在重量的一小部分中提供与现有的钢制装甲一样多的保护，或者以相同的重量提供更多的保护。

Rabiei说：“许多军用车辆使用由滚动均匀钢制成的装甲，重量是我们的钢CMF的三倍。”“基于这样的测试，我们认为我们可以用钢CMF代替滚动的钢，而无需牺牲安全性，不仅可以更好地阻止碎片，还可以更好地阻止造成重大脑损伤等创伤的爆炸波。这将大大减轻车辆重量，从而改善燃油行驶里程和车辆性能。”

在这项研究中，研究人员将23×152毫米（MM）的HEI圆形发射到2.3毫米厚的铝制打击板中。将10英寸乘10英寸的钢CMF板（9.5毫米或16.75毫米厚）放置在距铝制打击板18英寸的位置。研究人员评估了钢CMF抵抗爆炸压力的浪潮以及爆炸圈产生的铜和钢碎片，以及从打击板上的铝。

“钢CMF的两个厚度都停止了爆炸波，而16.75毫米的钢CMF将所有碎片从15毫米处停止²超过150毫米²尺寸。” Rabiei说。“ 9.5毫米钢CMF停止了最多但不是全部碎片。根据结果​​，10毫米钢CMF板将停止所有碎片尺寸。”

研究人员还开发了钢CMF板如何执行的计算机模型。与实验结果相比，该模型非常匹配。然后，研究人员使用该模型来预测铝5083盔甲（市场上已经具有与16.75 mm钢CMF的重量和厚度相似的甲板）将对HEI回合进行性能。

该模型表明，尽管与钢CMF面板相似的铝制装甲将阻止所有碎片，但铝制装甲会扣紧并允许碎片渗透得更深。这将导致面板更大的损坏，将大量压力转移给士兵或装甲后面的设备。另一方面，钢CMF通过空心球的局部变形吸收了爆炸波和飞行碎片的能量，使钢CMF装甲的压力大大降低 - 提供了更多的保护，以防止碎片和爆炸波。

接下来的步骤包括测试钢CMF针对简易爆炸装置（IED）和高素质，安装弹道的测试。研究人员有已经测试了CMF的性能反对手持攻击武器，辐射和极端热量。

纸，“通过实验和建模方法研究复合金属泡沫的爆炸和碎片耐药性的研究，”发表在《复合结构杂志》上。该研究的主要作者是雅各布·马克思（Jacob Marx）博士学位。北卡罗来纳州的学生。该论文由航空应用技术局的马克·波塔诺瓦（Marc Portanova）合着。这项工作是通过国防部联合飞机生存计划的资金来完成的，该计划根据JASPO-V-15-03-001的赠款编号。

- 船员 -

给编辑的注释：研究摘要如下。

“通过实验和建模方法对复合金属泡沫的爆炸和碎片抗性的研究”

作者：北卡罗来纳州立大学的雅各布·马克思和阿夫萨尼·拉比伊；Marc Portanova，航空应用技术局

出版： 3月21日，复合结构杂志

doi：10.1016/j.compstruct.2018.03.075

抽象的：复合金属泡沫（CMF）以其高强度与密度比和非凡的能量吸收能力而闻名。在这项研究中，不锈钢CMF面板是针对高爆炸性燃烧（HEI）回合制造和测试的，以研究其抵抗爆炸性爆炸压力和所得碎片的抵抗力。结果表明，CMF面板能够停止各种尺寸的散发片段，速度高达1500 m/s，并在不开裂或鞠躬的情况下吸收爆炸能量。使用动力AFEA求解器对实验发现进行了验证，并将其与常规铝制装甲的性能进行了比较。据观察，尽管质量相似，但碎片渗透到铝板中的深度高于CMF面板的深度。在铝板和碎片的撞击之后，在铝板中观察到明显的前静静脉和凸起。在所有CMF面板中均未观察到八打灵和最小的凸起。此外，与铝板在爆炸后的任何间隔相比，CMF面板的压力要小得多。实验和分析结果证明，新型的CMF材料可以解决对轻型和更有效的车辆装甲的压力。