球形破片侵彻碳纤维复合材料层合板的理论和试验研究

随着碳纤维复合材料(carbon fiber composite,CFC)在军事领域中的广泛应用,建立球形破片对CFC的侵彻工程模型对满足武器装备防护结构设计和目标易损性研究的需求具有重要意义。开展试验研究分析了不同入射角以及靶板厚度下的CFC失效模式和耗能机制,据此建立了计算弹道极限速度和破片剩余速度的工程模型,并在广泛的弹、靶参数范围内进行了对比验证。研究表明:高速冲击条件下,CFC层合板的失效模式包括剪切冲塞破坏、纤维拉伸断裂、层合板破碎和分层;破片入射角的变化对层合板失效机制没有明显影响;对于不同材质的球形破片和CFC层合板,在弹靶相对厚度0<h/(d cosθ)<3范围内,弹道极限速度和破片剩余速度工程模型的预测误差分别小于8%和5%。

陶瓷复合装甲弹道极限速度与抗重复打击性能研究

为研究某型轻质陶瓷/纤维复合装甲(碳化硼陶瓷/碳纤维/芳纶/超高分子量聚乙烯)抗12.7 mm穿甲燃烧弹打击的能力,试验得到了单发12.7 mm穿甲燃烧弹侵彻轻质陶瓷/纤维复合装甲的弹道极限速度。借助LS-DYNA软件建立枪弹侵彻陶瓷复合装甲的有限元模型,采用有限单元-光滑粒子耦合算法(FEM-SPH)计算了其极限穿透速度,分析得到了侵彻过程中陶瓷复合装甲的响应特性,仿真弹道极限速度结果与试验的误差小于5%,验证了模型的合理性。在此基础上进一步研究了靶板的有效防护区域分布和抗双发枪弹重复打击的能力及其影响因素。结果表明:陶瓷复合装甲平面内抗弹性能并不一致,受弹着点位置影响可大致分为中心区、偏心区和边缘区。偏心区整体抗侵彻性能优于中心区,但是背板变形量更大,平均增加了约30%,复合材料层间分层破坏明显;边缘区由于不能形成完整的陶瓷锥,抗侵彻性能最差,不能形成有效防护。靶板抗双发枪弹打击的能力受着靶间距的影响,当枪弹同时着靶时,若着靶间距不小于4倍弹体直径,靶板可以抗双发枪弹重复打击;当枪弹先后着靶时,若着靶间距不小于6倍弹体直径,靶板可以抗双发枪弹重复打击。

复合异染色特殊拉伸丝的探讨

探讨了利用双螺杆复合纺丝设备，采用了不同性能聚酯切片，经双螺杆熔融共轭纺丝，并经特殊拉伸工艺制得具有异染色效果的长丝束。