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。     

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。     

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.     

子弹正面射击防弹头盔的非贯穿变形分析

子弹对头盔非贯穿性射击的变形会使头盔内表面与人体头部接触,而这种接触将会对人体头部造成伤害。为了研究这种非贯穿性损伤,将防弹头盔材料模型视为理想塑性的Johnson Cook材料模型,头盔表面曲线按照国家标准GA293-2012《警用防弹头盔及面罩》精确绘制。将子弹设置为刚性,子弹采用54式手枪7.62mm手枪弹,以450m/s的速度射击防弹头盔。仿真基于ABAQUS/Explicit分析模块进行,采用ABAQUS显示非线性动态分析,对头盔和子弹应用Abaqus自适应网格技术。结果显示,射击点离头盔顶部越远,头盔变形越大,对人体头部可能造成的伤害越大。     

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。     

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.     

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。     

纤维复合材料——材料市场中的新型材料

复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。这种新材料既保留原组成材料的重要特色,又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。 纤维复合材料是复合材料按照结构分类中的一种,是以一种纤维材料为基体,另一种纤维材料为增强体,将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成的新材料。各种组成纤维材料在性能上能互相取长补短,产生协同效应,使纤维复合材料的综合性能优于原组成材料,从而满足各种不同需求。例如：玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。其中就玻璃纤维而言,由于高强度玻璃纤维性价比较高,因此增长率也比较快,年增长率达到1O％以上。其应用范围也不仅局限于军用方面,民用产品也有广泛应用,如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品,各类耐高温制品以及轮胎帘子线等。 迄今为止,我国高强度玻璃纤维已达到国际先进水平,且拥有自主知识产权,形成了小规模产业,现阶段年产可达500吨。碳纤维复合材料具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能,首先在航空航天领域得到广泛应用,近年来在运动器具和体育用品方面也广泛采用。土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。 在纤维复合材料主要应用领域中,由于它与传统材料相比有很多优点：比强度和比模量高;抗疲劳性好;减振能力好;高温性能好;破损安全性好;性能的各向异性及可设计性强等,使得在桥梁和房屋补强、隧道工程以及大型储仓修补和加固中市场前景看好。     

陶瓷复合装甲防弹机理及防弹性能

以实弹靶试结果为依据，通过观察分析陶瓷复合材料／复合装甲受穿弹冲击后的破坏形貌，对复合装甲的防弹机理进行了研究，并在此基础上对该种装甲防弹性能的理论估算进行了探讨，实验证明建立在此种防弹朵理基础上的防弹性能的估算公式，与以往公式相比精度大大提高。     

新合纤织物的剪切性能与纱线、织物结构及纤维形态结构的关系

实测了新合纤面料中具有代表性织物的剪切性能、纤维形态结构、纱线结构与织物结构,然后用逐步回归方法分析了织物的剪切刚度与其它诸因素的关系,发现在经向紧度普遍大于纬向的情况下影响织物经、纬向剪切性能的主要因素为经向的织物紧度、纱线的捻系数、纱线的细度及纤维的比表面积,这些结果可供化纤长丝织物的性能设计时参考。     

混杂纤维格栅编织物混凝土梁弯曲强度试验

对碳/玻璃混杂纤维格栅织物增强混凝土复合材料进行三点弯曲试验,绘出了它们的典型荷载挠度曲线,实验结果表明,碳/玻璃混杂纤维格栅织物增强混凝土的效果是很明显的.最后展望了该材料在建筑结构中的发展前景.     

Prediction of Final Velocity of Aramid Fabric-Resin Composite Laminates Subjected to Ballistic Impact

The strain rate effects of aramid fiber material, quasi-static and ballistic impact perforation of composite laminates made of aramid fabric and phenolic resin/PVB are investigated respectively by means of MTS, split Hopkinson tension bars and ballistic impact apparatus. The tensile impact experiments on aramid fiber material are performed in strain rate range from 0.01/s to 1000/s. Experimental results show that the mechanical properties of aramid fiber material are insensitive to strain rate in the range from 0. 01/s to 1 000/s. An energy model to predict final velocity of composite laminates subjected to ballistic impact is proposed on the basis of experimental data of quasi-static perforation through the targets. The predicted final velocities show good agreement with the experimental final velocity.     

Fractographic Analysis of High Performance Fabric Reinforced Composites after Ballistic Impact

To improve the ballistic resistance of the ballistic resistant composites, this paper deals with the microscopically fractographic analysis of their failure caused by Fragments Simulated Projectiles (FSP) and bullet with the objective to clarify the failure modes of the composites, and to further improve the ballistic resistance of the ballistic systems by hybridizing based on the currently market available materials.After the analysis, it has been found that the penetration of the FSP into the panels causes shear failure in the impact side of the target but extensive tension failure in the distal side of the composite target. The failure modes also include matrix fragmentation, and delamination, and with resin content as high as 30%, more filaments are broken by cutting in the composite. Compared with the failure caused by bullet, there are more cutting or shearing for the failure caused by FSP, but more compressive failure caused by bullet. This paper also discusses the effects of hybridizing differen     

Structures and Properties of Composite Yarns of Filaments and Wool Staple Fibers

More and more composite yarns of filament and wool staple fiber have been applied to develop the new type of fabrics. However, the great difference in yarn structures between the composite yarns and conventional staple yarns does affect the properties of yarns and fabrics. In this paper, it has been studied that the differences of the composite yarn properties of tensile, bending rigidity, torsional rigidity, the hairiness and irregularity etc.     

三维机织物增强复合材料板材的研制

以玻璃纤维为原料,试织了4种结构的三维机织物,并采用手糊成型工艺制成三维机织物增强的复合材料板材,测试并分析了4种复合材料板材的拉伸性能和层间剪切性能.研究表明:织物的结构对拉伸力学性能的影响主要是织物内部纱线的屈曲程度和垂纱的贡献,对层间剪切性能的影响主要取决于垂纱参与层间连接的程度.     

钢、陶瓷和UHMWPE纤维层合结构抗破片侵彻最佳组合方式

研究钢、陶瓷和UHMWPE纤维3种材料板抗破片侵彻的最佳叠层方式.对同一结构圆柱形破片,采用弹道枪加载方式对钢、陶瓷和纤维为组元材料的5种等面密度复合结构进行等着速度侵彻试验,通过对比复合结构的贯穿情况,掌握组元材料的最佳组合模式为钢/UHMWPE纤维,并以极限面密度吸能为表征参量,进行了钢/UHMWPE纤维层合结构与Q235钢抗破片侵彻性能的对比试验.研究结果表明,钢/UHMWPE纤维层合结构的极限比吸收能是Q235钢板的3.55倍.      

纤维织物和耐烧蚀填料对硅橡胶涂覆织物性能的影响

为研制防隔热效率更高的耐烧蚀硅橡胶涂覆织物,采用不同种类的纤维织物和耐烧蚀填料制备出多种新型硅橡胶涂覆织物,并分别研究了纤维织物种类、耐烧蚀填料种类和用量对硅橡胶涂覆织物力学性能和烧蚀性能的影响。实验结果表明:当选用碳纤维布(T300)作为增强骨架材料时,硅橡胶涂覆织物的烧蚀性能最优;随着耐烧蚀填料添加量的增大,硅橡胶涂覆织物的邵氏A硬度逐渐增大,其拉伸强度和断裂延伸率均呈现出先升高后降低的趋势;综合考虑力学性能,耐烧蚀填料的最佳用量为2 g/100 g;耐烧蚀填料能有效提高硅橡胶涂覆织物的烧蚀性能,其中酚醛纤维和黏胶基碳纤维的增强效果更好。     

玻璃钢-聚氨酯泡沫夹层板抗破片侵彻贯穿研究

为研究环氧树脂玻璃钢-聚氨酯泡沫夹层复合材料靶的抗弹性能,利用弹道枪发射钨合金球形破片撞击不同厚度的单层板及不同组合方式的夹层靶板.获得了不同入射速度下靶板的破坏形貌,通过高速摄影测得破片初速与余速,并利用上下调整速度法估算出靶板弹道极限速度,分析了结构特征对复合材料靶比吸收能的影响,在此基础上,对常用理论模型进行计算对比分析.结果表明:玻璃纤维抽拔、拉伸断裂是靶板吸收能量的主要方式;聚氨酯泡沫抗弹性能较差,作为夹层材料主要作用是防护冲击波;靶板的比吸能与面密度之间呈二次函数抛物线关系,而在相同面密度下,夹层板的吸能总体上是随着玻璃钢占比的增加而增强;THOR公式更加适用于这种材料夹层板的弹道极限计算.      

国产玻璃纤维缝编织物性能研究

测试并比较了国产玻璃纤维纱线缝编织物和进口玻璃纤维纱线编织布的力学性能,发现国产纱线编织布的性能与进口纱线编织布的性能基本相当,能够满足纤维增强塑料复合材料的设计要求。