防弹衣抗小钨球侵彻性能的数值模拟

作     者：唐昌州 智小琦 郝春杰 范兴华 TANG Changzhou;ZHI Xiaoqi;HAO Chunjie;FAN Xinghua

作者机构：中北大学机电工程学院山西太原030051 晋西工业集团山西太原030027 

出 版 物：《高压物理学报》 (Chinese Journal of High Pressure Physics)

年 卷 期：2021年第35卷第3期

页      码：109-119页

摘      要：为研究防弹衣抗小钨球侵彻的性能,结合试验,利用有限元分析软件LS-DYNA建立了小钨球侵彻防弹衣的数值模型。在此基础上,对侵彻过程进行了数值模拟,分析了防弹衣的破坏机理,并探讨了凯夫拉(Kevlar)与超高分子量聚乙烯(Ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)混杂配比对防弹衣抗侵彻性能的影响。研究结果表明:在小钨球侵彻作用下,防弹衣迎弹面主要发生纤维剪切破坏,背弹面主要发生纤维拉伸断裂破坏,并伴随着一定的层间分层破坏。随着着靶速度的提高,纤维的拉伸及分层破坏程度降低;与单一Kevlar制作的防弹衣相比,采用面板Kevlar、背板UHMWPE混杂结构的防弹衣抗侵彻性能更好。当Kevlar/UHMWPE的体积配比分别为1∶1、1∶2和1∶4时,防弹衣的抗侵彻性能分别提高3.7%、5.3%和4.4%,质量分别减少14.1%、18.8%和22.5%。综合考虑防弹衣的抗侵彻性能和重量,采用Kevlar/UHMWPE混杂配比为1∶2的防弹衣结构最佳;在弹道极限附近,采用Kevlar/UHMWPE混杂结构的防弹衣的吸能效果优于单一Kevlar结构,且随着着靶速度的提高,两者的吸能差异逐渐减小。研究结果对防护装备的优化设计具有一定的参考价值。

主 题 词：防弹衣 小钨球 抗侵彻性能 混杂复合材料 

学科分类：08[工学] 0805[工学-能源动力学] 0702[理学-物理学类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11858/gywlxb.20210715

馆 藏 号：203103463...