混雜熱固性樹脂基防彈復(fù)合材料的制備及侵徹機(jī)理研究.pdf

1、防彈復(fù)合材料是一類結(jié)構(gòu)和性能特殊的復(fù)合材料，其設(shè)計(jì)目標(biāo)是在最小的面密度下實(shí)現(xiàn)材料最大的能量吸收和抗彈道沖擊侵徹能力。本文結(jié)合材料性質(zhì)、材料失效機(jī)制和彈體對(duì)材料的侵徹機(jī)理，對(duì)如何實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)目標(biāo)進(jìn)行了研究。
　　 本文利用萬能材料試驗(yàn)機(jī)分別研究了Kevlar(R)129芳綸纖維、T300-6K碳纖維和S2玻璃纖維復(fù)絲及其平紋織物的單層復(fù)合材料軸向拉伸力學(xué)性能，并利用三段分離式SplitHopkinsonPressureBar(SH

2、PB)裝置對(duì)上述三種織物復(fù)合材料在不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)壓縮性能進(jìn)行探討。研究表明:軸向拉伸斷裂強(qiáng)度芳綸纖維復(fù)絲強(qiáng)度高于玻璃纖維，碳纖維最差，而由于織物組織結(jié)構(gòu)關(guān)系單層芳綸纖維平紋織物復(fù)合材料強(qiáng)度高于玻璃纖維，碳纖維最強(qiáng);橫向動(dòng)態(tài)壓縮性能方面，三者均為應(yīng)變率相關(guān)材料，碳纖維與芳綸纖維復(fù)合材料壓縮應(yīng)力相當(dāng)，且前者大于后者，而玻璃纖維最大。
　　 在特定工藝條件下制備三種纖維低樹脂含量單一纖維復(fù)合材料，結(jié)合Swancor(R)980環(huán)氧

3、樹脂基本力學(xué)性能以及三種纖維表面形貌特征，采用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)對(duì)三種單一纖維復(fù)合材料層間界面粘合性能進(jìn)行研究。同時(shí)，采用±45°拉伸試驗(yàn)對(duì)復(fù)合材料縱橫剪切性能進(jìn)行測試表征。結(jié)果表明最大層間剪切強(qiáng)度芳綸纖維復(fù)合材料強(qiáng)于玻璃纖維復(fù)合材料，碳纖維復(fù)合材料最差;面內(nèi)縱橫剪切性能方面，玻璃纖維復(fù)合材料縱橫剪切強(qiáng)度最大，芳綸纖維復(fù)合材料次之，碳纖維復(fù)合材料最差;碳纖維復(fù)合材料的面內(nèi)剪切模量最大，玻璃纖維復(fù)合材料次之，芳綸纖維復(fù)合材料最差。
　　

4、 在充分考慮材料軸向拉伸性能以及橫向壓縮性能上的優(yōu)勢互補(bǔ)以及樹脂界面的粘合性能的基礎(chǔ)上，對(duì)厚向?qū)娱g混雜復(fù)合材料進(jìn)行組合設(shè)計(jì)及制備并對(duì)其進(jìn)行彈道沖擊性能測試，對(duì)彈道極限速度V50和彈道極限指數(shù)BPI進(jìn)行表征。結(jié)果表明:單一纖維復(fù)合材料抗彈道侵徹性能芳綸纖維復(fù)合材料優(yōu)于玻璃纖維復(fù)合材料，碳纖維復(fù)合材料最差;厚向?qū)娱g混雜復(fù)合材料能有效的提升復(fù)合材料的抗彈道侵徹性能且具有明顯的厚度效應(yīng)。此外，本文從彈道侵徹響應(yīng)，材料破壞失效模式和能量吸收三個(gè)方

5、面對(duì)復(fù)合材料抗彈道侵徹機(jī)理進(jìn)行的初步探討，進(jìn)一步說明了復(fù)合材料在彈道沖擊中侵徹響應(yīng)具有厚度效應(yīng)，迎彈面以壓縮、剪切等非彈性破壞為主，背面以纖維的拉伸變形和破壞、分層和鼓包為主;層間混雜復(fù)合材料充分發(fā)揮了對(duì)位芳綸纖維高抗拉和高韌性，碳纖維與S2玻璃纖維的抗壓抗剪能力，具有明顯的正向混雜效應(yīng)。
　　 在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用ANSYS/LS-DYNA有限元分析軟件對(duì)復(fù)合材料抗彈道侵徹進(jìn)程進(jìn)行模擬計(jì)算與分析，結(jié)合彈道試驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)一步分析各個(gè)