雙軸向多層經(jīng)編針織復(fù)合材料彈道侵徹破壞

       本文介紹雙軸向多層經(jīng)編針織復(fù)合材料在剛性彈體侵徹作用下的靶體破壞實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果和有限元計(jì)算結(jié)果，并與三維正交機(jī)織復(fù)合材料彈道沖擊性能作對(duì)比，分析兩類復(fù)合材料彈道侵徹破壞的特點(diǎn)。建立雙軸向針織復(fù)合材料單胞結(jié)構(gòu)模型和細(xì)觀結(jié)構(gòu)模型，編寫雙軸向針織復(fù)合材料剛度矩陣和臨界失效面積準(zhǔn)則用戶予程序，聯(lián)合商用有限元程序包ABAQUS數(shù)值模擬彈道沖擊破壞過程，分析復(fù)合材料靶體彈道侵徹破壞機(jī)理。
        復(fù)合材料因輕質(zhì)高強(qiáng)特點(diǎn)被越來越多地用于防護(hù)領(lǐng)域，尤其是三維紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。三維紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是以三維紡織預(yù)成型體作為增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。三維紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料具有增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性和存在貫穿于厚度方向的纖維束，具有極高的斷裂韌性和抗分層能力，在沖擊載荷下不發(fā)生分層現(xiàn)象并具有較高的沖擊損傷容限。借助三維紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料極為重要的預(yù)成型體凈型(net-shape)制造特點(diǎn)，可以對(duì)特殊部位的異型結(jié)構(gòu)件進(jìn)行一次成型制造，避免因材料拼接而導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)缺陷。三維紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在飛行器、高速車輛和彈道防護(hù)材料等涉及沖擊加載或高頻加載的極端加載場(chǎng)合中有極大的應(yīng)用潛力。高性能纖維（如kevlar⑧纖維）的發(fā)展進(jìn)一步促進(jìn)了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在沖擊防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用，如渦輪葉片牽制機(jī)構(gòu)，機(jī)身保護(hù)裝置和防彈衣等。早在1991年，就研究了玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(GFRP)層壓板在彈道沖擊后的剩余強(qiáng)度。對(duì)復(fù)合材料層壓板在較低速?gòu)椀罌_擊下的力學(xué)性能做了全面系統(tǒng)的總結(jié)。
       近年來，關(guān)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料彈道沖擊方面的研究很多。總結(jié)影響彈道沖擊性能的一系列因素，如子彈的幾何尺寸、速度、紗線性能、織物結(jié)構(gòu)、邊界條件的定義、層合板的鋪層數(shù)和摩擦性能等。研究一系列三維編織復(fù)合材料在錐形圓柱鋼彈沖擊下的彈道侵徹破壞性能，探討影響織物及其復(fù)合材料彈道侵徹的因素。另有許多研究者對(duì)紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料彈道侵徹性能進(jìn)行深入研究。但目前工作更多關(guān)注于層合板、機(jī)織復(fù)合材料和編織復(fù)合材料，對(duì)針織復(fù)合材料彈道沖擊性能研究較少。

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