防弹衣抗小钨球侵彻性能的数值模拟
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.
防弹衣;小钨球;抗侵彻性能;混杂复合材料
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O385(爆炸力学)
2021-08-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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