三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料的制备及弯曲性能研究

采用真空辅助成型工艺制备三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料,分别对6种铺层方式及不同含胶量的装甲材料进行弯曲性能测试,并进一步分析材料的弯曲失效机理。结果表明:铺层方式不同时,三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料的弯曲特性曲线类似;纬纱为材料上、下层承载主体时,其弯曲性能明显好于经纱;含胶量在42%~49%范围内时,Kevlar/EP装甲材料的弯曲强度随着含胶量的增加呈现“先增加后下降”的趋势。

三维浅交弯联Kevlar/环氧树脂装甲材料弯曲性能的数值模拟

为了探究三维浅交弯联芳纶1414纤维增强环氧树脂(Kevlar/EP)装甲材料在弯曲载荷下的力学响应,借助Pro/Engineer绘图软件,建立材料及弯曲压头的几何结构模型;利用ANSYS有限元软件,分析材料在0.5mm弯曲位移载荷下的力学响应。结果表明,当三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料长度尺寸较小时,材料在弯曲载荷作用下,剪切破坏是导致材料失效的主要因素。在剪切位置处,经纱、纬纱的应力分布均为:上层>中间层>下层。经纱起主要承载作用,纬纱次之,树脂只起辅助作用。材料破坏的主要模式是树脂的碎裂、纤维与树脂的严重脱粘等。

三维深角联Kevlar/环氧树脂装甲材料弯曲性能的数值模拟

采用Pro/ENGINEER软件,绘制三维深角联Kevlar/环氧树脂(EP)装甲材料细观结构模型及弯曲压头模型,利用ANSYS Workbench分析材料在0.5mm弯曲位移载荷作用下材料、纤维和树脂的应力、应变分布情况。结果表明:材料承受弯曲载荷作用时,弯曲压头接触区域,材料最容易发生破坏;纤维起主要承担作用,树脂起辅助承担作用;材料的破坏形式主要为纤维断裂、树脂破碎及纱线与树脂的脱黏。

铺层Kevlar装甲材料的制备及力学性能

将环氧树脂E 51和聚醚胺WHR H023(质量比4∶1)组成的树脂体系与10层Kevlar机织物按照质量比1∶1复合,制成铺层Kevlar装甲材料,测试材料的拉伸及弯曲性能,观察材料的破坏形貌。结果发现:分层是该材料拉伸过程中的主要破坏模式;材料的经纬向拉伸性能相近,但纬向拉伸性能离散性较大;弯曲未对材料造成明显的断裂和分层,材料表现为韧性良好,且纬向弯曲性能明显好于经向。

舱室复合材料结构的抗爆性能数值仿真

[目的]随着现代舰船技术的不断发展,以及对船体自身抵抗反舰武器打击能力的要求不断提高,复合材料广泛应用于舰船防护结构中。为探究舱室内爆过程中凯夫拉材料防护结构的抗爆性能,[方法]在建立含多层甲板的实船舱段有限元模型的基础上,在两甲板之间建立舱室结构模型,并在其围壁内铺设凯夫拉材料装甲防护结构,计算舱室内爆过程中凯夫拉材料装甲防护结构的动态响应及毁伤。为正确模拟凯夫拉材料各向异性材料的属性特征,采用实体单元建立装甲防护层,对围壁上单元节点与凯夫拉材料单元节点采用tie约束,以保证节点共同运动。[结果]结果显示,未采用防护材料的舱壁在爆炸冲击载荷下发生了完全撕裂破坏,而采用了防护材料的舱壁只在冲击波正对位置发生了局部撕裂破坏。[结论]通过对比分析舱内不同起爆位置、在有/无凯夫拉材料装甲防护结构条件下的舱室毁伤特征,可为舱室的抗爆防护设计起到一定的支撑作用。