织物及其复合材料的弹道冲击性能研究进展

本文总结了近年来织物及其复合材料弹道冲击性能研究的进展以及发展现状,详细分析了不同纺织结构的织物及其复合材料对弹道冲击损伤机理以及吸收能量机制的影响,阐述了目前弹道侵彻分析模型以及数值模拟计算的现状,对优化弹道防护材料设计进行了探索,对弹道防护材料的开发进行了展望。     

三维正交机织复合材料弹道侵彻有限元模拟

测试复合材料弹道侵彻性质,得到复合材料弹道侵彻过程中子弹的入射速度和剩余速度及冲击破坏形态。基于复合材料的真实细观结构,建立细观结构模型,运用商用有限元软件ABAQUS/Explicit计算复合材料弹道侵彻破坏过程。研究发现三维正交复合材料不同破坏机制:三维正交机织复合材料不产生冲击分层,纤维断裂和基体开裂是主要吸能模式,复合材料冲击破坏是最主要的破坏模式。     

超高分子量聚乙烯纤维在防弹材料上的应用

研究了基体树脂的模量、含量、纤维织物结构，复合材料面密度等因素对ＵＨＭＷＰＥ纤维复合材料弹道性能的影响，并对复合材料在弹道冲击下的破坏现象及机理进行了解释。     

双轴向经编针织复合材料的弹道侵彻破坏

通过真空辅助树脂传递模压法（VARTM）制造双轴向经编针织复合材料。在350～750m/s冲击速度范围内对复合材料作弹道冲击测试,得到弹体的入射速度、剩余速度及动能损失,弹体的剩余速度与入射速发近似满足线性关系,动能损失随弹速的增加呈现先上升后下降的状态。考察复合材料靶体的弹道侵彻破坏损伤形态,发现复合材料受弹面的破坏区域较子弹出射面的破坏区域小且破坏形态不同,由此揭示双轴向经编针织复合材料的弹道侵彻破坏模式与机理。     

UHMWPE纤维复合材料防弹机理和性能

以立方体弹片作为冲击体,对UHMWPE纤维复合材料进行了大量的弹道冲击实验;基于实验结果和冲击波理论,研究了UHMWPE纤维复合材料受冲击时的表观破坏形态和微观损伤机理以及靶板面密度、冲击速度、冲击方式等因素对材料防弹性能的影响规律。     

动力有限元在三维编织复合材料弹道冲击性能研究中的应用

三维编织复合材料具有高的层间剪切强度,高的损伤容限和显著的抵抗裂纹扩展的能力。三维编织复合材料弹道性能的研究一般局限于实验观察阶段。本文运用数值计算方法对三维编织复合材料细观结构有限元模型进行弹道冲击性能研究,得出了合理的结果,说明了这种方法的有效性。     

贝壳珍珠层结构仿生复合材料研究

将薄层抗弹陶瓷材料与树脂基复合材料通过仿生结构设计制备了软、硬相交替叠合的多层增韧贝壳珍珠层结构仿生复合材料.研究表明,该仿生复合材料不仅具有无机材料的高硬度、高刚度,还具备普通抗弹陶瓷材料所不具备的高断裂韧性特点.在形成有效防护的前提下,与普通抗弹陶瓷材料受到弹道冲击时发生"粉碎"性解体破坏相比,贝壳珍珠层结构仿生复合材料的弹道损伤显著降低.     

纤维增强复合材料抗侵彻研究综述

树脂基纤维增强复合材料以其比强度、比模量高和抗冲击性能好等优点,广泛应用于装甲防护领域.树脂基纤维增强复合材料具有很强的各向异性、应变率敏感性,不同的制作工艺、不同的树脂含量等都会带来弹道性能的巨大差异.本文简要总结了近年来纤维及其增强复合材料的动力学性能、不同结构的纤维增强复合材料的弹道性能等方面的研究情况.     

基于神经网络的UHMWPE复合材料防弹性能

提出了一种基于神经网络的弹道实验数据处理方法，建立了UHMWPE纤维复合材料防弹性能分析的BP神经网络模型，并基于模型研究了靶板的面密度、弹片的冲击速度、冲击方式等因素对材料防弹性能的影响。     

三维正交机织复合材料弹道冲击实验及破坏模式

本文用钢芯弹对三维机织复合材料作弹道冲击测试。得到了弹体的入射速度和剩余速度,比较了常见几种材料的弹道性能评价参数的差异,并考察侵彻破坏模式和靶体最后的损伤破坏形态。在300-800m/s冲击速度范围下观测了材料的冲击破坏形态,发现机织复合材料受弹面和子弹出射面破坏形态不一样,受弹面主要是以纤维的压缩、剪切破坏以及基体开裂为主,出射面以纤维的拉伸、厚度方向的纱线断裂为主要破坏模式。通过对破坏模式和形态的分析,可以帮助建立更加准确的破坏准则,从而在设计抗弹材料时起到一定的作用。     

The Effects of Micro- and Nano-Fillers’ Additions on the Dynamic Impact Response of Hybrid Composite Armors Made of HDPE Reinforced with Kevlar Short Fibers

Hybrid composite armors consisting of Kevlar short fibers reinforced high-density polyethylene were prepared and the effects of the addition of micro and nano-fillers on the dynamic impact response and the energy absorption under ballistic impact were investigated. Five groups of specimens were manufactured using compression molding of pellets containing mixtures of high-density polyethylene and the reinforcing materials. The first group consist of high-density polyethylene reinforced with 10?wt% Kevlar pulp (KN-1). The rest are hybrid composites created by the addition of 20?wt% of micro and nano-fillers. The natural micro-fillers used are particles of chonta palm wood (KN-2) and potato flour (KN-3). The synthetic nanofillers are colloidal silica (KN-4) and gamma alumina (KN-5). Microstructure (scanning electronic microscope) and compositional (energy-dispersive spectroscopy) analysis of the hybrid composites were carried out to evaluate matrix-reinforcements-interface. The fabricated composites plates were subjected to high velocity impact using split Hopkinson pressure bar system and ballistic impact, according to NIJ standard–0101.06 for ballistic resistance. Significant stiffness improvements of up to 43.5% were achieved as a result of the addition of synthetic nano-particles to Kevlar fiber reinforced high-density polyethylene. X-ray diffractometer analysis revealed that the crystalline structure of the Kevlar reinforced high-density polyethylene is unaffected by addition of the nano-particles as fillers. However the intensity of the crystalline peaks decreased depending on the type of the added fillers. The results of dynamic impact test using split Hopkinson pressure bar revealed improved impact resistance by addition of synthetic nanofillers (silica and alumina). The results of the ballistic impact test showed the gamma alumina nano-particles (KN-5) exhibited the highest energy absorption capability. The results of these investigations indicate that hybridization Kevlar short fibers reinforced high-density polyethylene by micro and nano-fillers addition enhances the stiffness, impact resistance and ballistic energy absorption capability of the composites.     

连续玄武岩纤维增强复合材料的抗弹性能研究

通过研究环氧树脂/连续玄武岩纤维( CBF)、乙烯基酯树脂/CBF、聚氨酯树脂/CBF、酚醛树脂/CBF体系的抗弹性能,发现CBF增强乙烯基酯复合材料的抗弹性能较好.考察了CBF增强乙烯基酯树脂复合材料厚度、靶板法线角对抗弹性能的影响,并对CBF增强复合材料的抗弹机理进行了分析.     

用数学模型法估算复合材料的防弹性能

探讨了纤维增强树脂基复合材料的防弹机理，并用数学模型法建立了复合材料防弹性能的理论估算公式。