叠层织物弹道冲击性能研究

采用弹道贯穿实验,研究叠层芳纶织物、叠层高强维纶织物、叠层高强聚乙烯斜纹织物和高强聚乙烯单向铺层织物对子弹动能吸收规律,以及叠层织物弹道极限、弹道性能指数与叠层织物面密度的关系,对软体防护装甲的选材及设计具有较好的指导意义。     

织物及其复合材料的弹道冲击性能

由高韧性、高强度、高模量纤维制成的织物及其柔性复合材料具有优良的抗冲击能力和较轻的重量,广泛应用于冲击发生的场合,如涡轮机叶片、机身保护、个体防护。研究表明,材料特性和材料的组成方式影响弹道冲击性能。回顾了影响织物及其复合材料弹道冲击特性的因素,特别是纤维束的材料特性、织物的结构、子弹的几何形状和速度、靶板的固定方式和弹体与靶板的摩擦力,对抗冲击性材料的优化设计具有一定的指导作用。     

纬编双轴向织物复合材料的弹道冲击响应

对深冲成型的防弹制品，纬编双轴向织物具有良好的加工特性，可使最终产品既没有搭缝又能避免形成褶皱。研究UHMWPE纤维双轴向织物复合材料在弹道冲击作用下的响应特征，发现这种织物结构增强的复合材料与其它结构形式增强的复合材料的弹道冲击响应基本类似，但又有其特殊性。     

织物热传递的数值模拟研究进展

文章介绍了织物数学模型的建立方法、热传递的基本理论,评述了近年来织物热传递数值模拟的研究进展,明确提出织物三维结构热传递的模型研究是今后织物热传递数值模拟的发展趋势。     

芳纶1313阻燃织物的加工技术及其展望

简述了芳纶1313（聚间苯二甲酰间苯二胺纤维）的结构、性能,对芳纶1313纤维的纺纱工艺和技术要点进行了论述,并对芳纶1313与其它几种纤维的混纺阻燃织物进行了论述。     

纱线弹道冲击的有限元模拟

纤维增强复合材料由于具有较低的面密度和较大的比吸收能,广泛应用在个体防护领域,而其中采用的高强纤维的断裂是最主要的吸能方式。以前的研究主要集中在弹道实验后对破坏模式的观察,为此采用有限元方法模拟了Twaron○R纤维束受到弹体侵彻的破坏过程,并与前人的实验结果进行比较,具有高度的相似性,进一步说明了纤维束的吸能机制,对软体结构防护系统的设计具有一定的指导意义。     

碳纤维织物在热流冲击下的热传递数值模拟

为研究纺织材料在热流冲击下的热传递性能,以碳纤维平纹织物为例,利用电子显微镜获得纱线的几何结构参数、经纬纱交织路径及横截面形状,建立碳纤维织物单元结构模型,基于传热学的基本方程,利用有限元法数值求解织物厚度方向上的温度随时间变化曲线。结果表明:利用创建的热流冲击下织物热传递数值模型可预测织物背面温度随时间变化的情况;试验验证发现,利用数值模型计算获得的织物背面温度随时间的变化趋势与试验结果一致,当织物表面分别施加热流密度为1 319 W/m²和1 103 W/m²时,织物背面温度的模拟值和试验值的平均相对误差分别为6.64%和3.28%。说明所建立的数值模型能较好地反映碳纤维平纹织物动态传热过程,可为高温热流冲击下隔热耐烧蚀织物的开发和性能优化提供理论参考。     

玻璃纤维交织织物的热传递数值模拟

实测织物的组织结构参数和纱线的交织规律,建立了玻璃纤维平纹织物几何模型,利用有限元方法对玻璃纤维织物的热传递性能进行数值模拟。与显微镜图像对比表明,织物模型很好地反映了其几何结构特点。数值模拟结果可直观显示不同时间点织物上的温度分布情况。对织物进行烧蚀试验,将所测织物上的温度随时间变化曲线与数值模拟结果进行比较,结果显示二者同一时刻温度的平均相对误差在10%以内,模拟结果能直观反映织物组织结构对热量传递的影响。     

光催化自清洁芳纶织物的制备及其性能

为提升芳纶织物的自清洁能力,降低因频繁洗消处理造成的消防服装防护性能下降或使用寿命缩短的问题,先采用N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和水的混合溶液对芳纶织物进行微溶处理,再使用正硅酸乙脂、钛酸丁酯、铁酸丁酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备光催化自清洁芳纶织物,并分析了处理前后芳纶织物的表面形貌、化学结构、疏水性、光催化、阻燃性能的差异。结果表明：相比于未处理芳纶织物,使用水基溶胶-凝胶方法制得的SiO₂-TiO₂-Fe复合气凝胶和低表面能的聚二甲基硅氧烷(PDMS)制备的芳纶织物,其静态接触角提升至150.9°,达到了超疏水临界值,具有优良的疏水性性能;亚甲基蓝油溶液在紫外光下处理6 h,其光催化降解效率提升至90.7%;阻燃性能虽有轻微下降,但整体还保持在相关标准的B1级要求;自清洁性能和防污性能均明显提升。     

二维织物冲击响应模拟计算与分析

为说明织物在弹体冲击过程中的抗冲击能力,运用有限元软件ABAQUS模拟分析的方法,考察一种典型二维芳纶织物的抗冲击性能。绘制并分析弹体的速度曲线、能量变化曲线、应力在织物中的传播以及弹体冲击织物的过程,揭示这种织物抵抗冲击的性能与行为。二维织物在不足以将其击穿的弹体的冲击作用下,整个冲击过程被分为2个阶段,且冲击过程中主要发生系统动能与内能的相互转化。所作研究为防冲击织物的设计提供了一种有效的预测方法,同时也可将其扩展应用于其它结构材料的防冲击分析。     

Simulation of ballistic impact on fabric armour using finite-element method

This study presents an analytical model to calculate the residual velocity of projectile-penetrating targets composed of planar plain-woven fabric. A non-linear, explicit, three-dimensional finite-element code in ABAQUS 6.4 software is used to simulate the response of plain-woven fabric under high-speed projectile impact. This model is based on single yarn as a backbone component for discritisation. Yarns are modelled as shell elements with elastic behaviour. Non-uniform mesh size is used to achieve computational efficiency and to capture the details of deformation. Interaction between the projectile and the fabric, and between the yarns themselves, considering friction, was determined. Finally, results are compared with other researchers' experimental work to verify the model. Acceptable correlation between results of simulation and experiment is demonstrated in terms of both deformation and residual velocity. The predictive capability and the computational efficiency of the model are quite good.     

苎麻芳纶针织纬编复合材料的设计与开发

介绍了以苎麻和芳纶纬编针织物为增强体的复合材料的设计、原材料的选取与处理和成型方法的选择,重点对成型复合材料的性能作了测试和分析,结果表明,混合纱和包芯纱增强的复合材料均达到了轻质、高强力和柔韧性的预期效果。     

高光热转换聚吡咯/聚多巴胺/芳纶织物的制备及应用

采用气相聚合法在高性能芳纶织物表面沉积聚吡咯,制备具有高光热转换性能的复合织物.首先,在芳纶表面沉积聚多巴胺;然后,在聚多巴胺/芳纶织物表面沉积聚吡咯,通过改变聚合时间、氧化剂浓度和聚合温度制备冰花状和簇状锥形的聚吡咯纳米结构.试验发现,簇状锥形聚吡咯纳米结构的复合织物在1.06 W/cm2近红外激光照射下,表面温度可...     

F-12芳纶织物输送带的制备及其性能

为提高F-12芳纶织物与橡胶之间的粘结性能,采用环氧树脂和偶联剂A187对F-12芳纶织物进行改性。通过成膜分析确定出环氧树脂的最佳用量;通过改性后F-12芳纶织物的浸水高度以及浸渍间苯二酚-甲醛树脂乳液后的拉伸强度和断裂强度测试,确定出偶联剂A187的最佳用量。在此基础上,对改性后的F-12芳纶织物进行硫化成型,测试织物与橡胶的剥离强度确定出最佳改性工艺。结果表明:环氧树脂用量为25%(o.w.f),偶联剂A187用量为1.2%(o.w.f)时,制备的F-12芳纶织物轻薄输送带的综合性能最佳;改性后浸水高度值最低的F-12芳纶织物制备的轻薄输送带的剥离强力达到最高,为12.1 N/mm,其剥离强度高于行业标准;制备的单层铺层输送带的扯断强力为6 495.25 N,断裂伸长率为13%,双层铺层输送带的扯断强力为14 493.25 N,断裂伸长率为14%。     

三维机织增强复合材料弹道冲击边缘部分有限元分析

利用有限元软件ABAQUS建立基于三维机织增强复合材料的单胞模型,探讨子弹在三维机织增强复合材料中应力波的传播发生过程,对比分析子弹冲击后边缘部分的实验结果和模拟计算的结果,并对三维机织增强复合材料的最终破坏模式与常用的层合板进行了比较。结果表明：子弹在三维机织复合材料中的应力峰值随入射速度的增大而增大,并来回发生反射,弹头从三维机织增强复合材料下表面射出后其增强纱线的断裂较入射上表面粗糙,分层现象在三维机织增强复合材料内部没有发生,而实际观察的破坏孔洞与采用有限元软件模拟后的图形基本吻合。     

芳纶/聚四氟乙烯纤维织物衬垫力学建模与性能计算

芳纶/聚四氟乙烯织物自润滑衬垫是航空自润滑关节轴承的功能件,在相关研究与分析的计算中,需要精确设置其材料的宏观力学性能参数。为此,通过细观构型计算获得芳纶/聚四氟乙烯纤维织物宏观力学性能参数。依据斜纹织物结构,给出了修正的RVE细观模型,并建立了相应的弹性性能分析模型。应用数值模拟方法和解析法,分别计算了织物衬垫的力学性能参数,通过试验数据比较,对模型与计算获得的力学性能参数的有效性进行了验证。结果表明,给出的参数化细观结构模型可以用于织物衬垫力学性能计算,获得宏观的力学性能参数。     

基于MSC.Marc的针织物悬垂屈曲的数值模拟

 基于MSC.Marc良好的开放性语言接口,引入针织物的细观力学本构模型,建立完整的适合于针织物悬垂屈曲模拟的数值分析模型,模拟其在自重作用下的悬垂及屈曲,该细观本构模型描述了针织物由于其细观针织结构而特有的力学性质。采用8结点壳单元离散织物片,这种壳单元被特别设计,能描述织物片在悬垂中发生的大转动。分析了织物片的屈曲模态,计算了其后屈曲变形,并进行了方形织物片的悬垂和屈曲实验,模拟结果和实验观测结果一致。最后给出其变形的动态过程模拟。