防弹头盔用三维机织预制体的曲面成型性研究

三维机织预制体(Three Dimensional Woven Preforms,3DWP)因其较好的成型性和显著的层间承载能力,有望实现头盔曲面一体化成型,减少裁片与原材料浪费。因防弹头盔多曲面、高曲率的结构特点,研究3DWP在曲面成型时的变形机制对于指导头盔的一体化成型至关重要。一种衬经层层角连锁3DWP在高曲率、大变形时的曲面成型性被系统地研究,从面内与层间维度、宏细观尺度全面地阐述了3DWP的变形机理和褶皱缺陷的形成机制。实验结果表明:3DWP在成型过程中同纬度下沿45°方向的面内剪切变形最明显,凹面的最大面内剪切角为38°,大于凸面的35°;3DWP经纱列和纬纱列的最大层间剪切角分别为34.83°和27.76°;成型后3DWP已达到其面内剪切锁紧角62°,细观上诱发了纱线的屈曲,宏观上形成了脊形的褶皱;在褶皱区域,面内剪切角最大值仅为4.8°,层间剪切角最大值为18°。对实际应用中防弹头盔增强织物结构选择以及成型工艺具有指导意义。