UHMWPE薄板抗轻武器杀伤元斜侵彻研究

为解决高性能轻质防弹插板受轻武器杀伤元侵彻防护问题,对超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)层压薄板进行了侵彻实验,分析了侵彻后UHMWPE薄板的变形失效特征并对比了轻武器杀伤元的破坏形貌。利用有限元软件LS-DYNA建立了UHMWPE薄板抗轻武器杀伤元侵彻数值模型,通过靶板破坏形态、凹陷深度以及弹头变形的实验结果对数值模型的有效性进行了验证。在此基础上,通过数值模拟方法研究了UHMWPE薄板受弹体斜侵彻失效模式,揭示了3种轻武器杀伤元侵彻下入射角度对跳弹现象和UHMWPE薄板破坏形态的影响规律。结果表明:7.62 mm×25 mm的钢芯弹和7.62 mm×39 mm的普通弹(钢芯)斜侵彻UHMWPE薄板的跳弹角均位于45°~50°范围内;7.62 mm×25 mm的铅芯弹在入射角大于70°时才可完整跳出,其余均以破损弹片形式飞溅,弹体破坏会对跳弹状况产生影响;入射角较小时,斜侵彻子弹会产生面积较大且具有一定深度的弹坑,连续击发的下一枚子弹会更容易击穿弹坑薄弱处的纤维板,斜侵彻作用对薄板受二次侵彻产生不利影响;入射角较大时,子弹会较完整地发生跳弹并具有高剩余速度,会对人员产生二次杀伤。研究成果可为UHMWPE薄板用于轻量化军用防弹插板设计提供参考。