弹道明胶的动态力学测试方法研究

弹道明胶是一种超软材料,其波阻抗很低,采用经典的霍普金森杆测试技术无法获得其在高应变率下的力学特性。该文采用3种基于霍普金森杆的改进方法分别对其动态压缩力学特性进行测试,并对比3种方法的优缺点。实验结果表明:铝杆配合半导体应变片的测试方法对透射信号的提升有限,无法获得弹道明胶的动态力学数据;基于聚偏氟乙稀(polyvinylidene fluoride,PVDF)压电薄膜传感器的方法避免对透射信号的测量,可以获得满意的测试数据;撞击杆直接加载法在小应变阶段的测试结果可信,但在大应变阶段的测试结果无效。综合来看,使用PVDF压电薄膜传感器的测试方法可以较好地获取弹道明胶的动态力学特性。     

三维编织复合材料弹道侵彻准细观层次有限元计算

三维编织复合材料相比于层合复合材料有较高的层间剪切强度和断裂韧性,因而具有更高的冲击损伤容限。用钢芯弹对三维编织复合材料作弹道贯穿测试,得到弹体的入射速度和剩余速度,并考察侵彻破坏模式。目前对三维编织复合材料弹道侵彻性能计算主要建立在连续介质假设上,从真实细观结构计算三维编织复合材料弹道冲击性能尚有一定难度,用三维结构复合材料的纤维倾斜模型在准细观结构层次上分解三维编织复合材料,就其中的一块倾斜单向板作弹道侵彻有限元计算,由弹体动能损失得到贯穿整个复合材料靶体后弹体的剩余速度。有限元计算及与弹道测试结果的比较证明在准细观层次上计算三维编织复合材料弹道冲击性能的有效性。      

织物—树脂复合材料层压板的准静态侵彻机理

本文利用MTS得到芳纶和高强维纶织物复合材料层压板受压头侵彻体穿孔的准静态侵彻曲线，比较和分析了不同类型纤维集合体与热固体树脂和热塑性树脂复合材料的破坏模式，并考察了芳纶织物复合材料层压板侵彻的逐步破坏过程，揭示了复合支压板的准静态侵彻机理。     

分析金属装甲弹道极限的两阶段模型

基于大量弹道试验分析,考虑靶板背面自由边界的影响,提出一个分析刚性尖头弹垂直撞击中等厚度理想弹塑性材料靶板弹道极限的两阶段工程模型.由圆柱形空腔膨胀理论和功能原理导出第一阶段延性扩孔耗能表达式,按薄靶板最小穿透能量的简化分析模型计算第二阶段耗能,由两阶段总的耗能最小确定第一阶段的侵彻深度,从而得到最小穿透能量的解析解.经与金属装甲弹道试验比较,表明两阶段工程模型计算结果与试验吻合较好,比现有单一延性扩孔模型精度高.     

某型火炮内弹道性能预测方法的比较分析

本文对于有关单位已有的若干堪用火炮内弹道性能预测方法进行了探讨,针对其中具有代表性的某型火炮内弹道性能的两种预测方法通过实例计算进行了对比,分析了它们存在误差的原因.最后,本文指出两种方法各有所长,并讨论了各自可以改进的方向.     

平纹织物三维细观几何模型和织物防弹实验的有限元模拟

建立了平纹织物的三维细观几何模型,利用LS-DYNA有限元软件模拟了弹丸冲击的条件下,单层芳纶织物的响应过程。模型的几何形状参考了平纹织物的截面显微镜照片,使建立的模型更加准确,更接近平纹织物真实的结构。纱线模型选用正交各向异性材料,材料参数和失效条件均参考真实的Kevlar织物,并考虑纱线和纱线之间以及纱线和弹丸之间的摩擦。模拟中,通过设定弹丸的撞击速率Vs,得到剩余速率Vr,并由此计算单层织物的弹道极限速率V50。结果表明:织物的变形过程和失效形式在模拟中得到细致的显现,模拟所得结果V50和织物的失效形式与实验结果的一致程度较好。     

涤纶织物不同还原剂化学镀银及防电磁波性能

采用5种不同还原剂对涤纶织物化学镀银,借助SEM,EDX,XRD和XPS检测技术对镀层结构和表面形貌、成分进行分析,并对电磁波屏蔽性能进行测定.结果表明,蔗糖作还原剂的化学镀层与纤维结合牢固,镀层表面光滑、晶粒较小,因而电磁波屏蔽性能最好,其次为肼、酒石酸钾钠和甲醛镀银织物,而葡萄糖镀银织物因表面反应不完全而较差.随着镀层厚度的增加,电磁波屏蔽效能开始时增加明显,当厚度达到一定值后又趋于稳定.     

电子束辐照接枝对涤棉混纺织物亲水性能的影响

涤棉混纺织物是目前用途最广的面料品种之一,其亲水改性是功能纺织品的研究重点。采用电子束辐照方法将丙烯酰胺(AM)接枝到涤棉上,以提高混纺织物的亲水性能。采用傅里叶变换红外光谱表征了改性织物化学结构,证明AM已接枝到混纺织物上;研究了辐照剂量、单体质量分数、七水合硫酸亚铁质量分数等因素对接枝率的影响。实验结果表明,接枝率随辐照剂量、单体质量分数以及阻聚剂质量分数的增大而先增大后减小,当辐照剂量为165 k Gy,单体质量分数为60%,七水合硫酸亚铁质量分数为1%时接枝率最大,达23.23%。接枝后织物的亲水性随接枝率的增大而增大,且经30次洗涤后,混纺织物仍具有良好的接枝率。     

平纹织物三维细观几何模型和织物防弹实验的有限元模拟EI北大核心CSCD

建立了平纹织物的三维细观几何模型,利用LS-DYNA有限元软件模拟了弹丸冲击的条件下,单层芳纶织物的响应过程。模型的几何形状参考了平纹织物的截面显微镜照片,使建立的模型更加准确,更接近平纹织物真实的结构。纱线模型选用正交各向异性材料,材料参数和失效条件均参考真实的Kevlar织物,并考虑纱线和纱线之间以及纱线和弹丸之间的摩擦。模拟中,通过设定弹丸的撞击速率Vs,得到剩余速率Vr,并由此计算单层织物的弹道极限速率V50。结果表明:织物的变形过程和失效形式在模拟中得到细致的显现,模拟所得结果V50和织物的失效形式与实验结果的一致程度较好。     

防火玄武岩纤维中空织物复合材料的制备及性能

采用手工铺料法制备了水性无机硅树脂/玄武岩纤维中空织物复合材料,在其表面涂覆防火涂料,三次固化制备出防火玄武岩纤维中空织物复合材料。采用电子万能试验机、氧-乙炔烧蚀试验机、热重分析仪表征了复合材料的力学性能、阻燃性能和耐高温性能。详细考察了防火涂料用量和固化工艺对复合材料力学性能和阻燃性能的影响,研究了材料的结构和耐高温性能。结果表明：防火涂料用量为14.5%,第一次固化温度80℃/固化时间5h,第二次固化温度120℃/固化时间4h,第三次固化温度120℃/固化时间1.5h,在上述固化工艺条件下复合材料的力学性能和耐烧蚀性能较好;其拉伸强度、弯曲强度、质量烧蚀率分别为34.97MPa、60.36MPa、61mg/s;复合材料热失重15%的温度为683.9℃;防火涂料的涂覆有助于提升复合材料的耐高温性能。     

ANALYTICAL AND EXPERIMENTAL MECHANICS OF WOVEN FABRIC COMPOSITES

SUMMARY

Mechanics of woven fabric composites are developed jointly by experimental laboratory tests and analytical models. The analytical scheme is based upon a micro- to mini- to macro-mechanics evolution which is representative of the relative physical scale. At the micro-mechanics level the interaction of an individual fibre with surrounding resin is evaluated by the composite cylinder assemblage (CCA) technique. Additionally, woven fabric requires a layered mini-mechanics analysis to evaluate the interaction of the undulated tows. Herein, we developed original and accurate three-dimensional surface equations to represent the fill and warp tows uniquely. Our approach eliminates the requirement of predetermining any elements in the stiffness matrices of the composite, and is a true three-dimensional representation of both the warp and fill tow undulation and cross-section. Finally, macro-mechanics analysis is used to represent the largest scale of the composite; the entire structure of the composite as stacked through the thickness of a plate or shell. The analytical predictions provide exceptional agreement when compared with experimental results of plain weave composites.     

Kevlar层合材料抗弹性能研究

以Kevlar纤维增强层合材料为对象,通过系列弹道冲击实验,研究了层合板的抗弹性能,着重分析了弹头、纤维铺设方式以及板厚等因素对靶板抗侵彻能力的影响,同时对靶板的破坏模式也作了必要的讨论.此外,还通过一种工程近似方法,分析了不同弹头弹丸的弹道极限速度,预测值与实验值具有良好的一致性.     

编织复合材料的一种数值模型

提出编织复合材料的一种均匀化的数值模型,为工程应用提供了简便而有较高精度的数值计算方法.首先,对于编织复合材料的代表性单胞建立了精细有限元的胞元模型;其次,将单胞有限元分析结果引入基于三类变量广义变分原理的三维体罚单元,从而将一类有细观编织结构的复合材料等效为可用于宏观尺度计算的复合材料单元.通过数值算例将此方法的计算结果与实验和其他数值计算结果进行了比较,验证了该方法的有效性与实用性.     

纤维复合材料的弹道吸能研究

本文通过大量的实弹试验考察与分析了芳纶、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维复合材料弹道吸能随面密度、弹速、成型压力、树脂基体含量等改变而变化的规律, 揭示出不同纤维复合材料在不同条件下的防弹能力。研究结果对防弹复合材料及其轻质复合装甲的优化设计具有较重要的参考意义。      

心冲击引起的肢体支反力波动的振动模型

利用肢体支反力波动（VRFB）的信息监测生理状态具有独特的优势。建立心冲击所致的VRFB两自由度振动模型，导出了心冲击与VRFB之间的传递关系。根据文献提供数据对VRFB的量级进行了估计，并与初步实验结果进行了比较。研究表明：VRFB幅度的理论估计与实测相吻合，约为牛顿量级，实测的VRFB曲线上心动周期明显。     

玻璃纤维增强复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性

介绍了玻璃纤维增强复合材料Ⅰ型层间断裂韧性“RoundRobinTest”的结果随着偶联剂浓度的改变，Ⅰ型裂纹的扩展方式从稳态向非稳态转变这类断裂韧性强烈地依赖界面性能关键词##4界面性能;;Ⅰ型断裂韧性;;裂纹扩展;;稳态;;非稳态     

纺织复合材料预制件多层机织布内气泡形成机理

以多层机织布为对象,首先基于两个分别对应于两种典型叠加模式的单元结构模型,通过理论分析,建立了多层机织布纵向切面内气泡形成的分析模型;然后采用有限元-控制体积方法对单元结构内树脂的扩散及气泡形成的过程进行了数值模拟。理论分析和数值模拟的结果符合一致,均表明:不同局部区域差异很大的渗透系数是气泡形成的最根本原因,而纬线的轴向渗透系数和经线的横向渗透系数之比对多层机织布纵向切面内气泡的形成及尺度起着决定性的作用。     

弹药内弹道性能检验新方法数学模型的建立

本文对弹药内弹道性能检验的传统方法存在的问题进行了分析,提出了一种新的检验方法,重点对新的检验方法的数学模型的建立过程进行了论述。并对数学模型的精度进行了分析、检验和验证。