石墨烯复合材料在警车防弹防护方面的研究

研究警车高性能防弹防护材料应用技术,尝试采用石墨烯改性的方式对陶瓷及铝合金的强度、韧性性能进行了改性提升,利用石墨烯改性材料制备了复合防弹板,并进行了实弹射击试验,研究了防弹警车应用可行性.试验结果表明,石墨烯改性可以有效提高陶瓷的断裂韧度,以及铝合金的强度及弹性模量.经53式7.62 mm穿甲弹三次射击,靶板无穿透,用石墨烯改性陶瓷制备的防弹装甲板,可有效降低材料密度,大幅度提高防弹性能,对车辆防弹性能及轻量化技术研究具有一定的参考价值.     

陶瓷/芳纶纤维复合靶板防弹性能研究及结构改进

为了提高靶板防弹性能,提出一种由陶瓷和芳纶纤维复合材料构成的防弹结构。对陶瓷及芳纶纤维防弹性能有限元仿真分析的结果表明：陶瓷的弹孔面积大于纤维,陶瓷内部的形状比较粗糙而纤维则比较平滑,陶瓷吸能主要是通过自身的破碎和断裂及应力波的传递实现的,而纤维吸能则主要是通过自身的拉伸和延展将弹丸的动能转换为自身的弹性势能和断裂能。此外,基于陶瓷和芳纶纤维的抗侵彻原理,进行了复合靶板的结构设计,并利用NSGA-II算法对层间材料的厚度进行了优化,优化后复合靶板子弹的剩余速度降低了185 m/s,靶板的面密度降低了5.4 kg/m²,综合防弹性能得到了明显提高,为后续进行新型轻质防弹复合装甲的结构设计提供指导思路。     

选择织物紧密指数Ψ_z进行防弹织物结构设计探讨

针对防弹织物的织物结构与其防弹性能之间的关系，在调研中通过对几种高性能纤维防弹织物的织物结构的分析，以及它们的防弹性能的比较，得出织物紧密指数与织物的防弹性能具有相关性。提出了在防弹织物的织物结构设计中，选用织物紧密指数ψz的方法。选用此种方法能够比较准确地把握住织物的松紧程度，为利用计算机进行仿真设计提供了一种有效的参数，增加了一条可供防弹织物设计的参考方案，为更进一步提高织物的防弹性能提供了一条思路。     

新型防弹装甲材料的组合设计

 据英《新科学家》2000年1月15日报道: 一种新型防弹装甲材料的组合设计已在英国获得专利, 专利号为GB2336807.防弹汽车的车身一般是用陶瓷装甲制造的。但这种防弹装甲也不能保证万无一失。因为在被子弹击中时, 硬的陶瓷虽然能使第一颗子弹变成碎片, 但陶瓷装甲本身也会碎裂, 这时如果第二颗子弹命中同一部位, 子弹就会笔直穿过装甲伤害车内乘人。为了克服这一缺点, 德国法兰克福人戴维艾迪提出一种设想, 即将几块陶瓷板夹层用纤维或塑料结合在一起, 每块陶瓷板预先刻出一系列的沟纹, 就像一种瓷砖图案。     

新型防弹装甲材料的组合设计

据英《新科学家》２０００年１月１５日报道 :一种新型防弹装甲材料的组合设计已在英国获得专利 ,专利号为ＧＢ２３３６８０７。防弹汽车的车身一般是用陶瓷装甲制造的。但这种防弹装甲也不能保证万无一失。因为在被子弹击中时 ,硬的陶瓷虽然能使第一颗子弹变成碎片 ,但陶瓷装甲本身也会碎裂 ,这时如果第二颗子弹命中同一部位 ,子弹就会笔直穿过装甲伤害车内乘人。为了克服这一缺点 ,德国法兰克福人戴维艾迪提出一种设想 ,即将几块陶瓷板夹层用纤维或塑料结合在一起 ,每块陶瓷板预先刻出一系列的沟纹 ,就像一种瓷砖图案。当子弹射来时 ,陶瓷…     

纬编双轴向多层衬纱织物增强防弹板防弹性能的研究

从实验研究的角度介绍了一种新型复合材料防弹板的制作工艺、弹击实验，并对实验现象和结果进行了分析和讨论。该防弹板由天津工业大学复合材料研究所最新研制成功的专利产品(纬编双轴向多层衬纱(MBWK)织物)作为增强材料(若干层)，经水乳性PU树脂涂覆热压后成型，该产品具有卓越的机械力学性能及抗冲击性能。从工艺特点和实验结果来看，这种增强结构在防弹领域有一定的产业化应用前景。     

防弹复合材料的研究进展

介绍防弹复合材料的设计要求,研究进展和目前仍存在的问题,以及防弹复合材料在人员防护领域中应用前景,为防弹复合材料的设计提供了初步的轮廓。认为先进防弹复合材料是当今防弹材料的发展趋势。     

防弹软织物模型化测试技术研究进展

模型化方法在防弹软织物弹道防护的力学行为变形机制研究中起着非常重要的作用。分别介绍了国内外研究柔性纤维织物损伤变形机制的典型测试方法，包括传统的纱线轴向拉伸、织物单轴多轴拉伸、织物撕裂、剪切、等测试技术，并指出了现有的防弹软织物典型测试方法存在的不足。然后论述了近年来发展比较迅速的模型化测试技术，扼要阐述了纱线拉拔、冲击顶破等几种最新的模型化测试方法，并结合光学测量手段叙述了在防弹软织物防护作用过程中能测试面内微观应力的模型化测试方法。对防弹软织物模型化测试方法的发展进行了展望，认为模型方法结合光学手段表征将是未来实验测试发展的方向。     

Kevlar纤维叠层织物防弹机理和性能研究

选取多种形状的冲击体对Kevlar纤维叠层织物进行了弹道冲击实验.研究了Kevlar纤维受冲击时的表观破坏形态和微观损伤机理.结果表明:纤维的变形破坏随冲击物的形状和速度变化呈现出多形态、多阶段模式;纤维的微观变形形态为:除拉伸破坏外,断口处产生大量的侧向劈裂,并且呈现明显的塑性流动.同时研究了试样面密度、冲击速度等因素对材料防弹性能的影响规律.构建了材料防弹性能的一般方程.     

混杂防弹复合材料的结构优化及弹道机理分析

根据芳纶纤维、高强玻璃纤维和碳纤维力学性能的各向异性和靶板破坏特征,制备单一组分织物及混杂增强复合材料,同时以靶板对弹体的动能吸收能力为研究对象,对复合材料中树脂质量分数和织物铺层顺序进行试验研究及优化,以提高其防弹性能.研究表明:在复合材料靶板面密度接近的情况下,树脂质量分数为20%左右,复合材料的弹道性能最佳;结构优化后,抗压和抗剪切性能好的无机纤维织物放置在着弹面,抗拉性能好的有机纤维织物放置在背弹面,这种混杂复合材料的防弹性能高于单一织物增强复合材料;当混杂复合材料从着弹面到背弹面按照碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维织物的顺序铺层时,得到的靶板具有更佳的防弹性能.     

破甲弹对复合装甲毁伤数值模拟分析

为研究破甲弹对复合装甲的毁伤规律,利用Autodyn非线性动力学软件,建立了破甲射流对复合装甲数值仿真有限元模型,并分别就碰撞点和破甲弹结构参数改变对毁伤效应影响进行了仿真计算与分析,以射流剩余速度和穿孔特征为评估参量,初步得到了破甲弹对复合装甲的毁伤规律. 破甲弹正面进攻主战坦克时,复合装甲的穿透与破坏情况随各板块被侵彻的顺序不同而不同,45°～60°范围内的锥角比较适合作为反复合装甲的破甲弹的药型罩锥角.      

YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理研究

透明陶瓷是兼具较好的力学和光学性能的新一代透明防护材料，在低面密度、高透过率、高防护能力的透明装甲方面有重要的应用前景. 为探究YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理，本文基于弹道枪测试平台与高速摄影技术，获得了12.7 mm穿甲燃烧弹冲击YAG透明陶瓷复合靶的弹靶冲击瞬态作用过程，确定了透明陶瓷复合靶各层损伤特征与弹体的破坏形态，测定了背板背凸量. 在此基础上，利用AUTODYN动力学有限元模拟软件，建立了YAG透明陶瓷复合靶抗制式弹过程的有限元模拟方法，探究了典型结构透明陶瓷复合靶的抗弹机理，并分析了透明陶瓷与聚碳酸酯层厚度变化对其抗弹性能的影响规律. 研究结果表明，透明陶瓷复合靶依靠透明陶瓷面板的高强度破碎弹体以有效消耗弹体冲击动能，玻璃层消耗陶瓷锥的冲击能量，背板吸收残余动能，从而实现低面密度的透明防护；透明陶瓷面板的增加能够更为有效地破坏弹体，从而实现提高装甲防护能力的目的；聚碳酸酯在一定的厚度范围区间能实现复合靶较低面密度的高效防护作用.      

UHMWPE背板铺层角度对陶瓷复合靶板抗弹性的影响

由于背板强度对陶瓷/纤维复合装甲的抗弹性能存在明显影响，采用12.7 mm穿燃弹(刚脆性)冲击实验研究了不同UHMWPE背板铺层角度对陶瓷/纤维复合装甲弹道冲击性能的影响.通过观测回收的弹芯、靶体陶瓷及纤维背板宏观破坏特征，分析了陶瓷/纤维复合装甲的耗能机理及抗弹性能.试验结果表明，陶瓷锥是陶瓷面板的主要破坏模式，其宏观裂纹主要有:径向、环向及与锥形裂纹；纤维背板变形模式为动态锥形鼓包及边界褶皱，其破坏失效模式有:剪切失效及层间剥离.并且，背板强度对陶瓷/纤维复合靶板的抗弹性能有明显影响，随着UHMWPE背板铺层角度的减小，背板强度以及陶瓷/纤维靶板整体结构刚度随之增大，靶板对弹芯的破碎作用越明显，冲击后剩余弹芯最大碎片质量减小，小碎块数量增多，弹丸碎块穿透靶板后剩余侵彻能力减弱，复合靶板整体抗弹性能增加，同时背板鼓包高度减小，锥形鼓包所形成的角度增大，纤维层合板的破坏失效模式从剪切失效向层间剥离转变.      

复合绝缘子压接工艺的耐温性能研究

复合绝缘子端部金具和芯棒装配的压接式工艺是靠金具和芯棒间的形变应力产生的静摩擦力承担机械强度．它通过外施力使金具和芯棒间产生形变，适宜的形变足以承担规定要求的强度．金具和芯棒二之间的材质不同，热膨胀系数也不同，当受热后金具和芯棒的形变也随之改变，因此，受热对压接强度有一定的影响．本通过详尽的试验，研究了温度对压接式工艺的影响．研究表明，受热后压接强度有一定的下降，但强度下降的不多，这为复合绝缘子先进行压接装配，再进行高温硫化成型，提供了理论依据．     

长杆弹对陶瓷复合装甲斜侵彻的数值模拟

该文结合某型陶瓷复合装甲的侵彻实验,利用三维非线性动力有限元程序LS—DYNA3D,建立高速钨质长杆弹对多层陶瓷复合装甲侵彻的有限元分析模型,描述了侵彻全过程的有关物理和力学现象,并与实验进行对比,数值结果与实验结果吻合,对进一步研究复合装甲防护及弹体侵彻性能具有一定的参考价值。     

串联EFP形成与侵彻的数值模拟及实验研究

针对单罩及两种复合罩材串联爆炸成型弹丸(EFP)成形和侵彻开展了数值模拟和实验研究,采用脉冲X光摄影获得了EFP成形过程典型时刻图像,同时得到了对钢靶的侵彻效应.对比分析3种结构方案对钢靶的侵彻,结果表明:串联EFP战斗部对钢靶板的侵彻深度比单罩EFP战斗部有较大幅度提高;同时对于串联EFP战斗部的侵彻效果,钢-铜双罩结构要好于钢-钢双罩结构.     

爆炸焊接中应力波作用的动光弹试验研究

爆炸焊接对于钢板的焊接中说是一种经济而有效的新技术，新工艺，在爆炸或冲击荷载作用下，钢板间会引起复杂的应力应变状态的变化。表现在应力波传播比较复杂，首次利用动光弹法模拟在爆炸或冲击作用下两板间的应力波的传播过程，借用应力波理论来分析爆炸焊接中应力波的作用机理。证实了两板结合前上板内存在着能量累积过程，并结合弹力波动理论和应力-光学定律推导出了理论数值解与条纹级数之间的关系。     

钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板抗弹性能

为优化设计钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板,结合薄板冲塞的极限速度方程与Florence模型建立了钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板的抗弹极限速度预测模型. 根据模型,分析了不同面板、背板及陶瓷厚度组合对钢/Al2O3陶瓷/钢轻型复合装甲板抗弹极限速度的影响,并通过7.62mm普通钢芯弹侵彻钢/Al2O3陶瓷/钢复合装甲板试样实验验证了该模型的正确性. 结果表明,钢面板厚度小于1.0mm时,复合板抗弹极限速度计算值和实验值之间的相对误差在15%以下,陶瓷芯与钢背板的厚度比保持在1.5～4.5之间比较合理.     

主动电磁装甲的工作原理及性能分析

简述了两类电磁装甲主动电磁装甲和反应电磁装甲的基本概念。主动电磁装甲是利用电磁场将一块保护平板加速 ,发射到入侵射弹路径中去拦截射弹 ,以达到防护目的。文中简述了主动电磁装甲的基本装置 ,讨论了其工作原理 ,建立了主动电磁装甲的机电模型 ,并由此导出了保护板发射速度以及能量转换效率的表达式。文章对主动电磁装甲的性能进行了分析并指出了提高效率的几种途径。文章最后简述了组合脉冲电源馈电的方向可控二维主动电磁装甲的工作原理 ,并展望了主动电磁装甲的发展态势