Kevlar129織物-PA防彈復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、熱塑性樹脂基防彈復(fù)合材料由于韌性好、沖擊損傷容限高、環(huán)境友好等優(yōu)點，在防彈領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，其在高速沖擊下的抗彈性能和破壞機理的研究已成為國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點。數(shù)值方法一直是沖擊力學(xué)理論研究中的重要方法，雖然對于織物有限元模擬的研究有很多，但大多數(shù)是在宏觀結(jié)構(gòu)上進行研究分析，宏觀模型無法解釋紗線之間的交互作用，比如紗線的結(jié)構(gòu)、性能及紗線之間的摩擦力等因素的影響。本文以Kevlar129織物/PA（聚酰胺）復(fù)合材料為研究對象，采用實驗

2、與有限元模擬相結(jié)合的方法，圍繞復(fù)合材料的成型工藝、材料的力學(xué)性能、復(fù)合材料的防彈性能和破壞機理開展了較系統(tǒng)的研究。在復(fù)合材料成型工藝的研究方面，通過對復(fù)合工藝影響因素（模壓溫度、模壓壓力、模壓時間三因素）的正交實驗研究，討論了這三因素對拉伸性能、剝離性能及彈道沖擊性能的影響，結(jié)果表明較佳的成型工藝條件為模壓壓強7.5MPa、模壓溫度115℃、模壓時間20min;模壓壓力對復(fù)合材料的彈道沖擊性能影響最大，在7.5MPa時達到最大，能量吸收

3、與復(fù)合材料的拉伸性能和剝離性能有著一致性。
　　 在對Kevlar129紗線拉伸力學(xué)性能測試和建立反映紗線屈曲的紗線有限元模型的基礎(chǔ)上，在紗線結(jié)構(gòu)層次上建立織物和復(fù)合材料的有限元分析模型，采用帶有主應(yīng)力斷裂失效準則的彈性正交各向異性材料模型，對比分析了織物和復(fù)合材料的拉伸力學(xué)性質(zhì)，得到了預(yù)測織物拉伸力學(xué)性質(zhì)的有限元分析方法，并對紗線織物拉伸斷裂過程進行了分析。Kevlar129織物拉伸性能的有限元分析和實驗結(jié)果相比，初始拉伸階段

4、應(yīng)力較低，拉伸斷裂前應(yīng)力稍高，總體吻合程度較好，對斷裂點附近的力學(xué)性能預(yù)測仍有待于進一步提高。通過模擬織物的剝離性能，確定了樹脂與紗線之間的粘合力。同時對復(fù)合材料的拉伸性能進行了研究，結(jié)果表明復(fù)合材料拉伸斷裂同時性提高，斷裂狀態(tài)呈脆性斷裂。
　　 基于復(fù)合材料的真實結(jié)構(gòu)，在紗線的結(jié)構(gòu)層次上建立復(fù)合材料有限元模型，通過有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA對彈道沖擊過程進行數(shù)值模擬計算，模擬單層復(fù)合材料的彈道沖擊過程，得出彈體的