超高分子量聚乙烯纤维平纹织物-单向布混合堆叠板的防弹机制

柔性防弹衣具有隐蔽性好、穿着舒适的优点,而采用平纹与单向(UD)布杂化结构具有更好的防护效果。本文采用三层超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维平纹织物(A)和两层Dyneema®SB51 UD布(B)组成AAABB和BBAAA两种混合靶板,通过弹道实验比较两种排列方式的防弹性能差异。结果表明,将平纹织物在前UD布在后能大幅提升整块板的防弹性能,能量吸收比后者高约20%。进一步采用有限元模拟来阐明其防弹机制,模拟结果表明将平纹织物放在面层不易被切断,使得平纹织物层发生更大的形变,也使后面的UD布发生大面积形变,吸收大量能量。而UD布放在前面层易产生的切力破坏,失去对后面层的作用。而平纹织物在后层容易发生滑移,且形变纵深过大,不利于防弹保护。该研究结果阐明了平纹织物和UD布不同顺序堆叠时的防弹机制,为进一步优化设计该类柔性防弹衣提供了坚实的理论基础。