三层组合陶瓷复合装甲的抗侵彻性能及其损伤机制

为了研究相同面密度下Kevlar/SiC-TC4-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)复合靶板的复合结构参数对其抗弹性能的影响和失效机理,选用4组不同厚度组合的靶板试样,并使用12.7 mm穿燃弹以相同着靶速度(488 m/s)进行弹道冲击实验。使用扫描电子显微镜(SEM)研究复合装甲板在弹道侵彻下的损伤模式。实验结果表明:在所述实验条件下8 mm+2 mm+10 mm厚度组合的Kevlar/SiC-TC4-UHMWPE复合靶板是最佳的抗侵彻工程应用结构;在同等面密度条件下,将1 mm厚陶瓷替换成同等面密度的TC4钛合金背板(约0.5 mm厚)时,复合装甲板的抗弹道侵彻性能提升了约29.69%,可见钛合金的结构参数对复合装甲板抗弹性能的影响权重大于SiC;钛合金背板面密度的增加不仅增强了对陶瓷的支撑作用,而且增加了弹-靶作用时间,提升了复合靶板的整体防护性能;12.7 mm穿燃弹侵彻后复合装甲板的损伤模式包括SiC碎裂、钛合金背板少量隆起变形及十字形拉伸撕裂损伤、UHMWPE层合纤维背板剪切断裂、层间分离和纤维拉伸;在整体复合装甲的设计中,应将高抗剪材料放置在背板的前几层,将高抗拉材料放置在背板后几层,以充分利用每种材料。

喷涂聚脲在防弹抗冲击领域中的研究进展

介绍了喷涂聚脲作为防弹抗冲击材料的特点,对聚脲近年来防弹抗冲击的研究应用进展进行了总结,并对聚脲的抗冲击作用机理进行了探讨,指出了防弹抗冲击聚脲的配方设计原则和检测方法。

牵伸倍数对PE-UHMW膜材料性能的影响

高性能纤维增强树脂基复合材料的发展促进了防弹装备的发展,在面对高能杀伤武器威胁加剧和单兵携行负荷增加的情况下,防护装备高防护、轻量化的需求日益迫切,超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)膜材料的出现,有助于满足轻质高防的需求。PE-UHMW条带作为PE-UHMW膜材料的最小组成,对膜材料性能的影响决定防弹装备的性能。为探究不同牵伸倍数对膜材料性能的影响,选取由不同牵伸倍数条带制备的膜材料开展理化特性、力学性能和防弹性能研究。测试分析发现,PE-UHMW膜材料在分子量、结晶度、取向度等理化特性的不同使层压得到的复合材料力学性能有所差异,进而在不同弹击条件下防弹性能呈现出差异化特点。由高倍牵伸条带制备的膜材料分子量达到5 658 000 g/mol,由其制备的复合材料具有更加优异的力学性能,弯曲强度为102.12 MPa,弯曲弹性模量为23.30GPa,剪切强度为8.60 MPa,经过层压制备的8 kg/m^(2)面密度靶板在常温条件下防1.1 g标准模拟破片V50值达到了804.50 m/s,51式7.62 mm手枪弹弹着点弹痕高度为13.20 mm。在树脂体系与加工工艺一致的情况下,由高牵伸倍数PE-UHMW条带制备的PE-UHMW膜材料在力学和防弹性能方面具有明显优势,具备在个体防护领域的应用潜力。

防弹玻璃用热塑性聚氨酯弹性体(TPU)中间膜性能研究

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)作为核心的中间膜材料,在生产过程中极易受加工温度和剪切速率影响,导致其光学、力学性能不稳定及厚度不均。因此,研究热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的工艺参数和中间膜表面改性,对提高防弹玻璃的品质和成本控制意义重大。通过实验数据得出:制备中间膜最优的机头温度为180℃,螺杆转速为50rpm,通过硅烷偶联剂表面改性可提升其热稳定性。

防弹复合材料结构及其防弹机理

探讨了弹块与防弹复合材料的作用机理,分析弹块在侵彻过程中复合材料吸能方式和破坏模式的变化,提出了防弹复合材料的结构设计概念。分别研究了单根纤维性能、织物结构、树脂性能、基体含量和复合材料界面粘接强度等因素对防弹性能的影响,并指出目前存在的不足,以期为今后防弹复合材料的结构设计提供借鉴。

防弹芳纶复合材料实验研究

研究以Ｔｗａｒｏｎ纤维织物为增强材料的复合材料的防弹特性．通过大量实弹试验，初步优化了树脂基体体系，并着重分析了不同树脂基体，不同树脂含量，不同团化压力等对其芳纶复合材料弹道性能的影响，揭示出了一定的规律．所得结果对防弹芳纶复合材料的进一步研究与开发应用有参考价值．

轻型陶瓷/金属复合装甲抗弹机理研究

为探讨轻型陶瓷复合装甲抗弹机理,采用弹道冲击试验研究了高速破片冲击下轻型陶瓷/金属复合装甲的冲击响应,对弹体、陶瓷面板及金属背板的破坏现象进行了物理描述和唯象分析,指出了陶瓷面板和金属背板的破坏模式,分析了陶瓷/金属复合装甲的弹道吸能机理及抗弹性能。结果表明,锥形碎裂是陶瓷面板的主要破坏模式,其宏观裂纹主要有:径向、环向及与初始表面法线方向约65°夹角向外扩展的锥形裂纹;此外还会形成与背表面法线间的夹角约为65°的倒锥形断裂面。背板的变形范围、破坏程度及破坏模式均与船用钢靶板有较大区别,当弹速低于靶板弹道极限时,背板变形模式为隆起-碟型变形,当弹速大于靶板弹道极限时,随着陶瓷面板相对厚度的增加,金属背板的破坏失效模式有:剪切冲塞失效、碟型变形-剪切-花瓣型失效、碟型变形-花瓣型失效;弹体动能主要耗散在弹体和背板的破坏与变形;弹道极限速度附近,弹体和金属背板破坏吸能量会由于陶瓷面板的相对厚度不同而不同,但他们的总吸能量可占弹体初始冲击动能的90%以上,而陶瓷面板碎裂及反冲击方向喷射的动能小于弹体初始冲击动能的10%。

Kevlar纤维叠层织物防弹机理和性能研究

选取多种形状的冲击体对Kevlar纤维叠层织物进行了弹道冲击实验。研究了Kevlar纤维受冲击时的表观破坏形态和微观损伤机理。结果表明:纤维的变形破坏随冲击物的形状和速度变化呈现出多形态、多阶段模式;纤维的微观变形形态为:除拉伸破坏外,断口处产生大量的侧向劈裂,并且呈现明显的塑性流动。同时研究了试样面密度、冲击速度等因素对材料防弹性能的影响规律。构建了材料防弹性能的一般方程。

爆炸冲击波与防弹衣相互作用的数值模拟

为研究穿戴防弹衣情况下爆炸冲击波对人体的作用模式,建立了爆炸冲击波冲击防弹衣的2维和3维数值模型.借助Eulerian和Lagrangian的完全耦合方法,模拟构建爆炸冲击波与防弹衣相互作用所形成的冲击波流场.对冲击波流场的分布情况进行分析,包括冲击波在防弹衣表面的反射,在防弹衣边缘绕射以及在防弹衣与人体之间的传播情况.研究结果表明,在穿戴防弹衣情况下,爆炸冲击波与防弹衣发生相互作用,形成的复杂波系会加重对人体的伤害.

成型压力等因素对UD66靶板弹道性能的影响

文中对ＤｙｎｅｍａＵＤ６６超高分子量聚乙烯纤维复合材料在不同成型压力、面密度和弹击速度下的弹道吸能进行了研究．因此在优化成型压力的研究中，对ＵＤ６６复合材料靶板的层间结合力、厚度与体密度做了研究．结果表明，成型压力在２．５ＭＰａ左右时吸能达到最大值．在ＵＤ６６复合材料靶板弹道吸能规律的研究中，对ＵＤ６６靶板弹击后变形和破坏做了分析．其研究结果对今后防弹复合材料的优化设计有很好的参考价值．

复合材料多功能防弹板防弹性能研究

虽然单一的装甲钢或芳纶板具有良好的防高速弹丸贯穿性能,但采用复合结构可以大大提高单一防弹板的防弹效率,减轻防护板面密度。通过弹道实验和数值模拟方法研究了装甲钢复合芳纶泡沫夹层结构抗56式7.62mm普通钢芯弹贯穿特性;探讨了不同复合形式的装甲钢复合芳纶泡沫夹层结构抵抗弹丸的防护效能和影响防弹板吸收子弹动能的因素;提出了该种装甲钢复合芳纶泡沫夹层结构最佳防弹速度区间的概念和相应的V50估算公式,由此可以设计出防弹效费比最佳的防弹板。

单兵防弹衣对穿甲破片的防护效应研究

目的:针对单兵面临的穿甲破片威胁,研究单兵防弹衣对穿甲破片的防护问题,为防弹衣论证设计、单兵综合防护和战场救护等相关研究提供支撑。方法:分析单兵防弹衣现状,归纳当前防弹衣采用的主要防弹材料。对穿甲弹击中装甲车辆后形成破片过程进行描述,给出穿甲破片的质量和速度特性规律。以此为基础,采用ANSYS/LSDYNA有限元分析软件,对穿甲破片侵彻防弹衣过程进行仿真,分析其防护效应。结果:穿甲破片能够对单兵防弹衣形成较强冲击,部分破片侵彻防弹衣后,仍能致伤。结论:防弹衣应进一步提高防护能力,应采用软质材料以减少冲击。

Al_2O_3陶瓷—石墨/超高分子量聚乙烯杂交纤维复合材料装甲抗弹性能研究

对以Al2 O3 陶瓷作面板、以石墨与超高分子量聚乙烯杂交纤维增强环氧树脂基复合材料为背板的复合装甲的抗弹性能进行了理论分析和实验研究 ,探讨了面板与背板的材料参数、几何参数等对复合装甲的抗弹性能的影响 ,得到了具有工程指导意义的结论。

轻型陶瓷/金属复合装甲抗弹分析模型研究（英文）

为探讨轻型陶瓷复合装甲结构设计,在弹道冲击响应特性试验研究与分析的基础上,针对薄金属背板支撑的陶瓷复合装甲,以金属背板发生碟型变形-剪切-花瓣型失效为分析对象,建立了陶瓷/金属复合装甲侵彻过程的近似解析模型。模型考虑了弹体的侵蚀失效及陶瓷碎片脱离弹头表面,向侧向和反冲击方向的运动,得到了陶瓷/金属复合装甲中金属背板的动态冲击响应及失效,陶瓷/金属复合装甲的弹道极限速度计算公式和弹体的剩余速度计算方法,模型分析结果与试验结果吻合良好。

金属封装陶瓷复合装甲研究进展

传统的陶瓷-金属复合装甲为简单的双层结构,其中陶瓷作为迎弹面板,金属作为能量吸收背板,这种结构的明显不足是其抗多发弹能力差。用金属将陶瓷包裹起来是提高装甲抗多发弹能力的一个有效方法,封装金属为陶瓷提供了最大程度的结构限制,因而有助于提高复合装甲抗多发弹的能力。主要介绍目前制备金属封装陶瓷复合装甲的方法,探讨其中的关键技术。

改性胶粘剂对芳纶单向布防弹性能的影响

通过物理共混的方法,将固化剂及消泡剂加入到丙烯酸酯胶粘剂中,从而改善丙烯酸酯胶粘剂压合的单向(UD)芳纶布表面粘手及不平整的问题,并利用电子拉力实验机对无纬布进行力学性能测试。研究表明,固化剂的添加可明显提高UD布的粘结强度,并且UD布的表面不粘手;消泡剂的添加能够明显改善UD布的表观质量,UD布表面平整和无气泡;添加固化剂可提高UD布的力学性能,同时还可提高了材料的防弹性能,子弹穿透层数减少,UD布的平均弹坑凹陷深度明显降低,减少了对人体造成的钝伤。

芳纶防弹无纬布热熔胶粘剂的研发

对芳纶防弹无纬布用热熔胶进行筛选,优选了橡胶弹性体类胶粘剂作为芳纶防弹无纬布生产用热熔胶,并对该类热熔胶粘剂与传统的丙烯酸酯胶粘剂和聚氨酯胶粘剂在常温、高低温、浸水和耐老化条件下进行了对比试验,结果表明,该热熔胶粘剂中SIS-Kraton D1107胶粘剂防弹等综合性能均明显优于其它胶粘剂,可以作为芳纶防弹无纬布生产用胶粘剂。

防弹纤维复合材料及其在武器装备中的应用

介绍防弹纤维复合材料的特点、种类及其在武器装备中的应用概况,指出防弹纤维复合材料在武器装备中广阔的应用前景,它们将以轻量化和多功能化结构部件的形式,越来越多地应用于武器装备中。

对位芳纶在防弹领域的应用

综述了优异特性的对位芳纶在防弹领域的优势及其应用情况。经实验和分析表明,中蓝晨光化工研究院国产化的芳纶Ⅲ(STARAMID F-368)和芳纶Ⅱ(STARAMID F-268)具有高抗拉伸强度、高抗冲击性能等优点,适合于防弹制品应用。

陶瓷复合装甲防弹机理及防弹性能

以实弹靶试结果为依据,通过观察分析陶瓷复合材料/复合装甲受穿甲弹冲击后的破坏形貌,对复合装甲的防弹机理进行了研究,并在此基础上对该种装甲防弹性能的理论估算进行了探讨.实验证明建立在此种防弹机理基础上的防弹性能的估算公式,与以往公式相比精度大大提高.