陶瓷防弹板在多发打击下的损伤累积模拟与残余性能评估

陶瓷/纤维材料复合防弹板广泛应用于单兵防护装备,研究其抗多发冲击性能对于减少士兵伤亡有重要意义。基于53式7.62 mm穿燃弹冲击SiC/超高分子量聚乙烯(UHMWPE)防弹板工况,利用数值模拟方法对多次冲击下防弹板的破坏分布和残余抗弹性能进行分析。利用陶瓷、纤维破坏及粘结面剥离程度表征整板损伤,并建立不同损伤区域下防弹板残余性能的分布规律。结果表明:第一次冲击下,防弹板损伤半径(R)为30 mm,当R<15 mm时,损伤(D)>0.6,靶板无法抵御第二发子弹冲击;两次冲击下,两发子弹间距(ΔL)<50 mm时,中间破坏区损伤有明显累加现象,当ΔL>50 mm时,损伤累加效应不显著。将防弹板以5 mm×5 mm网格离散,得到不同损伤面积占比,得出在两次冲击下整板穿透概率为0.94%。3次冲击下的整板穿透概率与第二次冲击位置有关,且当ΔL=20 mm时,3次冲击下整板穿透概率达到1.94%。