止裂层对陶瓷复合防弹插板冲击损伤行为研究

目的研究冲击载荷下迎弹面覆盖止裂层的复合防弹插板陶瓷面板碎裂机理和抗侵彻性能。方法对所设计的复合防弹插板进行空气炮打靶试验,构建冲击仿真有限元计算模型。结合试验和数值模拟,研究覆盖环氧树脂、凯夫拉平纹织物止裂层及无止裂层复合防弹插板的抗侵彻性能,分析不同冲击速度下复合防弹插板陶瓷损伤失效过程。采用内聚力单元对止裂层和陶瓷之间的黏结区域进行建模,分析黏结程度对陶瓷损伤和失效的影响。结果止裂层表面约束的陶瓷在冲击过程中产生的径向裂纹随着撞击点附近的环向拉应力波的传播而延伸。止裂层黏结作用增强时,陶瓷的冲击缺口面积增大,但质量损失基本不变;迎弹面止裂层未对侵彻过程中子弹动能和复合防弹插板背凸情况产生显著影响。结论止裂层在一定程度上能减少陶瓷质量损失,但也会造成更多的损伤,这种现象在高速情况下较为明显,且凯夫拉平纹织物止裂层所造成的损伤更多。相关研究工作可为陶瓷复合防弹板的设计提供参考。