美國陸軍在2007年推出的最佳發明之一是高機動性、多功能輪型裝甲車（HMMWV）頂部防護塔（OGPK），該設計旨在保護暴露在車頂的砲手。OGPK整合了裝甲和玻璃擋板，為砲手提供了360度的小口徑武器和爆炸防護，同時保持清晰的視野。 美國紐澤西Picatiny兵工廠的武器研發工程中心（ARDEC）評估了此結構在爆炸衝擊下的防護性能。ARDEC利用Abaqus/Explicit的CEL功能模擬Eulerian氣體與Lagrangian結構的互動。爆炸波在空氣中傳播並與Lagrangian結構交互作用，這一過程在CEL框架中得到了詳細模擬。 實驗與模擬方法 在進行全尺寸分析前，ARDEC進行了一系列的驗證測試，包括： 一維震波管模型：模擬正向反射波的壓縮效應。 球型擴張模擬：Eulerian區域中給予空氣的材料性質、室溫與大氣壓力，球型區域中心施加爆炸載荷，模擬衝擊波隨距離衰減的過程。 斜向反射波驗證：在球型Eulerian區域中心放置45度傾斜的平板，分析反射壓力峰值與入射波壓力的關係。 模擬設定與結果 實體模擬中，Lagrangian結構（包括鋼板與托架）使用一階實體薄殼元素，玻璃和其他部分使用一階減積分六面體元素，所有螺栓接合採用連結元素。托架材料採用線性應變硬化彈性，鋼板使用Johnson-Cook材料模型以描述塑性與損壞行為。接觸設定為General Contact。Eulerian區域為空氣，靠近防護塔的部分在初始震波傳遞方向上進行網格加密，共計260萬個元素。 模擬結果與前期經驗公式計算的爆炸波壓力吻合度高，且CEL分析提供了更真實的模擬。這證明CEL方法在承受爆炸衝擊結構物的應用中具有廣泛的潛力。CEL的優點包括自動執行所有衝擊交互現象，CONWEP模型自動計算正確的距離與入射角度，並提供適當壓力。此外，Lagrangian結構在Eulerian區域內可輕易調整角度以適應不同入射角度。 圖1 :所示的目標砲手保護套件附有頂蓋附加組件 未來的展望 該團隊期望在未來制定噪音容許標準，以提供更安靜的座艙環境，並解決實測中觀察不到的問題。這些研究和改進將進一步提高裝甲車砲手的安全性和舒適度。 關鍵字：Eulerain、OGPK、裝甲車、模擬 下載PDF