UHMWPE层合板抗侵彻性能的一种等效数值分析方法

为了提高超高分子量聚乙烯纤维(ultra high molecular weight polyethylene fiber,UHMWPE)层合板抗弹体侵彻数值分析的建模和计算效率,基于三维等效弹性常数理论,建立了UHMWPE层合板的等效力学模型,发展了一种适用于纤维复合材料层合板抗侵彻性能的三维等效数值分析方法。经UHMWPE层合板抗侵彻试验数据验证,该等效方法考虑了纤维铺层角度对层合板力学性能的影响,可以准确模拟预测层合板的阶段性侵彻破坏特征,对9.1~60.0 mm厚度范围内层合板弹道性能的平均预测误差小于10%。该方法与纤维尺度的细观数值模拟方法相比,无须对纤维束及基体单独建模;与片层尺度的准细观数值模拟方法相比,无须单独指定纤维/树脂片层铺层方向,且无须在片层间插入大量黏结层单元。

UHMWPE纤维层合板抗弹侵彻数值模拟

利用ANSYS/LS-DYNA非线性有限元分析软件对UHMWPE纤维层合板抗钢质立方体弹片侵彻进行了研究。首先根据细观力学理论,研究确定纤维层合板的材料参数,然后利用LS-DYNAD的MAT_COMPOSITE_DAMAGE材料模型对UHMWPE纤维层合板进行数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。得出利用MAT_COMPOSITE_DAMAGE材料模型可以较好地模拟UHMWPE纤维层合板。

UHMWPE/LDPE层合板损伤声发射信号聚类分析研究

为揭示UHMWPE/LDPE层合板损伤机理,运用声发射技术对源于基体损伤、纤维断裂、纤维/基体界面损伤的声发射信号进行聚类分析。以距离为相似性测度,按分层聚类方法提取幅度、持续时间和峰值频率为模式特征,并按k-means聚类算法实现UHMWPE/LDPE层合板声发射信号源机制的分类。实验结果表明,基体损伤、纤维断裂和界面损伤等不同损伤机制产生的声发射信号,在幅度、持续时间和峰值频率等参数上不同,研究结果对UHMWPE/LDPE层合板损伤模式识别具有参考价值。