高强聚乙烯层合板抗破片模拟弹侵彻性能数值分析

[目的]旨在探究破片侵彻作用下高强聚乙烯(UHMWPE)纤维增强层合板的毁伤响应过程、失效模式转变和能量吸收特性。[方法]采用有限元软件ANSYS/AUTODYN,建立UHMWPE层合板抗破片侵彻数值模型,分析UHMWPE层合板的失效模式转变和能量吸收特性。[结果]破片侵彻作用下UHMWPE层合板的动态响应过程大致可以分为剪切冲塞阶段和拉伸变形阶段。破片入射速度和靶板厚度会直接影响靶板的能量吸收特性。靶板厚度越大,剪切冲塞模式占比越大。在靶板厚度不变的情况下,随着破片侵彻速度的提高,剪切冲塞模式占比越来越大,最终趋于稳定。在破片弹道极限速度以上初始小范围内,靶板吸能随破片入射速度增大有所减小,随后破片速度继续增加会扩大靶板剪切冲塞破坏范围,导致靶板整体吸能量增加。[结论]基于所建立的数值模型能够较好地模拟破片侵彻作用下UHMWPE层合板的动态响应过程,可以为UHMWPE材料在弹道防护领域的应用提供参考。

高速钢质破片侵彻高强聚乙烯纤维增强塑料层合板试验研究

研究了3.3 g立方体高速钢制破片对不同厚度的高强聚乙烯纤维模压层合板的侵彻。根据弹道试验结果和理论分析进一步确定了弹道极限速度vBL与面密度ρad的线性关系;又将剩余速度vr的经验关系式中的相关参数表示为ρad的函数,得到了vr与aρd的经验关系式。经验关系式的预测值都与试验结果有较好的吻合,可以将此经验公式用于对立方体破片侵彻高强聚乙烯纤维层合板剩余速度和弹道极限速度的预测。