基于3D-DIC技术的防弹头盔性能测试与评估

为研究防弹头盔在非贯穿侵彻情况下,头盔的瞬态力学响应规律以及对人体头部造成的钝性损伤程度,采用三维数字图像相关技术（3D-digital image correlation, 3D-DIC）开展了试验研究,获得了头盔内部鼓包高度、变形速度和变形区域的面积等数据,并结合钝性准则和简明损伤定级标准对头盔变形可能造成的头部损伤程度进行了评估. 试验结果表明,在非贯穿侵彻过程中,瞬时鼓包的最大高度平均值为27.8 mm,静态鼓包高度平均为9.5 mm. 头盔与颅骨间的间隙对头部钝击损伤严重程度有显著影响,当间隙为12.7 mm时,平均AIS分值为5,平均颅骨骨折概率为22.3%;当间隙为15 mm时,平均AIS分值为2,平均颅骨骨折概率为3.8%.      

计及弹型对防弹钢板抗侵彻能力的数值模拟

采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对B900FD-1型防弹钢板抗侵彻能力进行数值模拟。对比数值模拟结果与试验结果,表明采用塑性随动强化模型和Johnson-Cook模型能够较好地模拟子弹对金属类延性材料的侵彻能力。进一步采用数值分析方法分析了弹型、弹速及弹的长径比对钢板的侵彻能力的影响。     

B900FD-1型防弹钢板抗侵彻能力数值模拟

采用ANSYS／LS—DYNA有限元分析软件对B900FD—1型防弹钢板抗侵彻能力进行了数值模拟,对比分析了数值模拟结果与试验结果之间的异同,数值模拟结果表明采用Johnson—Cook本构模型能够较好地模拟金属类延性材料在强动栽荷作用下的物理力学特性．进一步采用数值分析方法对不同厚度的B900FD-1型防弹钢板进行了侵彻模拟,得到了500m／s子弹撞击速度下钢板的极限设计厚度．     

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…     

随机抽样在粗糙表面接触力学行为分析中的应用

为研究表面粗糙度对接触表面力学行为的影响规律,结合表面粗糙度的加工参数和随机抽样方法,对服从正态分布和预设粗糙度的表面轮廓曲线进行了模拟.根据统计得到的模拟轮廓曲线几何形态的共性特征,建立了基于圆锥与平面接触的三维粗糙表面接触力学模型,推导出平面几何压力与粗糙表面微凸体变形间的定量关系.分析结果表明:服从正态分布的轮廓高度曲线中的峰角顶点数目约为样本容量的1/3;圆锥压入平面时平均压力/材料纯剪应力的比值与其半角呈二次方关系;表面粗糙度越大,轮廓曲线的起伏越大,两接触面相互嵌合越容易;表面粗糙度越大,材料屈服强度对接触微凸体变形的影响也越明显.     

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。     

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。     

碳化硼--泡沫铝双层复合材料的制备及其防弹性能

采用热压烧结制备的碳化硼陶瓷和发泡法制备的泡沫铝,经环氧树脂黏结后制备得到碳化硼--泡沫铝双层复合材料.通过对材料靶板进行实弹靶试试验,着重研究和分析了该双层复合材料的防弹性能.靶试试验中,使用口径分别为7.62mm和12.7 mm的穿甲燃烧弹,冲击速度约820 m·s-1,射击距离为10m.试验结果表明:碳化硼--泡沫铝双层复合材料对7.62mm口径穿甲燃烧弹具有较好的防护能力,其防护系数范围为5.06~5.12.     

移动电话是否会损害大脑?

当你使用移动电话和外界联系时,话机天线将传送无线电波,它一方面使话机保持正常工作,另一方面也会使你的头部吸收一定量的电磁微波。移动电话是否会损害人的大脑,实际上是指其释放的电磁波对人体健康是否会造成伤害。     

界面效应对纳米多孔材料宏观弹塑性力学性能的影响

当多孔材料的孔洞为纳米尺度时,基体/孔洞的界面效应会对这种材料的弹塑性力学性能产生较大影响.本文通过理论分析将描述界面效应的传统数学界面模型等效为具有一定厚度的界面相模型,并基于ABAQUS的UMAT子程序开发了界面相材料模型.以此为基础,采用有限元数值模拟的方法,研究了孔隙率、孔径尺寸及界面残余应力对纳米多孔金属材料...     

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.     

风帽材料对PTFE/AL含能枪弹侵彻土壤深度的影响

风帽材料是影响PTFE/Al含能枪弹侵彻土壤深度的一个重要因素,为了研究风帽材料对PTFE/Al含能枪弹侵彻土壤深度的影响,采用弹道枪垂直侵彻土壤的试验方法,设计了单一变量对比试验,在相同枪弹外形、初速及土壤组分情况下,对比分析尼龙、铝合金、钢、PEFE/Al四种风帽材料的PTFE/Al含能枪弹侵彻单位距离所需的能量,获得最大空腔位置与侵彻深度的关系.试验结果表明,延迟PTFE/Al含能材料激发时间有利提高PTFE/Al枪弹侵彻土壤的深度,采用铝合金风帽材料的PTFE/Al枪弹侵彻单位距离土壤所需能量最小.     

铝合金框架结构的弹体穿击损伤特性

针对直升机机身框架易受子弹弹击导致损伤问题,有必要开展机身铝合金框架结构的子弹穿击损伤特性研究.基于ABAQUS软件平台,采用修正后的Johnson-Cook模型,建立机身铝合金框架弹伤冲击的显示动力学模型,研究子弹弹头倾角和子弹材料等参数对铝合金框架的损伤特性影响.结果 表明:弹头倾角影响子弹穿透能力,但该影响存在临界值,到达临界值前,子弹穿透能力随着倾角的减小而增大;到达临界值后,继续减小倾角不再增大穿透能力;同时随着倾角的减小,框架的损伤面积先增大后减小,倾角为45°时损伤面积最大.子弹材料影响子弹的强度和刚度,影响子弹的穿透能力和破坏能力,计算结果表明铜质子弹的穿透能力大于钢质子弹,钢质子弹破坏能力大于铜质子弹.     

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。     

高速摄影技术在《爆破工程》实验中的应用

通过自制简易高速摄影拍摄及防护系统并将其应用于爆破工程实验教学中,进行了防弹玻璃爆炸裂纹发展过程、炸药爆轰过程、导爆管爆轰过程以及岩体层间软弱夹层运动过程的高速摄影拍摄,再现了整个爆破过程。使得爆破实验中的高速现象易于观测和记录,便于学生对炸药爆轰理论、爆破破岩理论等爆破理论的理解与记忆,增加了学生学习的兴趣,提高了学生自主学习能力,取得了良好的教学效果。     

互连芯片化学机械抛光材料去除的仿真分析

针对互连芯片化学机械抛光去除机理的认知不足,假设金属材料弹塑性变形连续,对单磨粒划擦互连芯片的材料去除进行了数值表征.通过芯片应力分布和工艺参数对材料去除率分析发现:平均法向力大于平均切向力;滑动摩擦系数、材料去除率随抛光速度增加而增加;当抛光速度为10~12 mm·s~(-1)时,粒径为30 nm的磨粒材料去除率最大;当工作载荷为6μN,抛光速度为6~10 mm·s~(-1)时,粒径为30 nm的磨粒材料去除率略低,粒径为60 nm的磨粒的材料去除率最大.     

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。