彈體入射陶瓷復(fù)合靶板毀傷效應(yīng)研究.pdf

1、防彈衣是一種能吸收和耗散彈頭、破片動能，阻止穿透，有效保護人體受防護部位的特殊服裝。而評價一件防彈衣防護效果的標準則是其防槍彈貫穿性傷害的能力和防器官組織非貫穿性傷害的能力兩方面。槍彈貫穿性傷害是指子彈或炮彈的破片高速撞擊人體，并與身體直接接觸，從而對人體造成的損傷；器官組織非貫穿性傷害(NPT)則指雖子彈和破片并未與人體直接接觸，但因其強大沖擊力而造成對人體組織器官的損傷，其中包含皮膚挫傷、軟組織受損、骨折，嚴重的甚至?xí)斐蓛?nèi)出血、氣

2、胸、肺撕裂等，最后導(dǎo)致死亡。本文采用實驗研究與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，以防彈衣為最終目的研制了一種新型的復(fù)合防護結(jié)構(gòu)，并分別對其防槍彈貫穿性傷害的能力和防器官組織非貫穿性傷害的能力進行了分析驗證。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、艆⒄盏谌鷱?fù)合式防彈衣的基本形式，提出了一種“陶瓷-纖維-鋁”的新型防護結(jié)構(gòu)，并驗證了其防槍彈貫穿性傷害的能力，結(jié)果表明：在150～250 m/s的速度區(qū)間，由 Al2O3陶瓷、玄武巖纖維、開孔泡沫鋁和2024鋁

3、合金背板組成的復(fù)合防護結(jié)構(gòu)能有效的抵御彈體的侵徹，并且每種材料在結(jié)構(gòu)中都起到了不可或缺的作用；增加陶瓷面板的厚度，可以明顯提高整個復(fù)合結(jié)構(gòu)的抗彈性能；在陶瓷總厚度不變的情況下，無論是否在其中添加其它防護材料，多層陶瓷結(jié)構(gòu)的抗彈性能均不如單層陶瓷的復(fù)合結(jié)構(gòu)；并且所分層數(shù)越多，其防護能力越差。
　?、评梅蛛x式 Hopkinson壓桿研究了不同應(yīng)變率下泡沫鋁材料的動態(tài)力學(xué)性能，結(jié)果顯示，與一般金屬不同，泡沫鋁材料的動態(tài)壓縮過程分為三個

4、階段，彈性段、塑性平臺段以及壓實段，由于泡沫鋁擁有了一般材料所沒有塑性平臺段，所以其也擁有了比一般材料更好的緩沖吸能效果。通過比較材料在不同應(yīng)變率下的應(yīng)力應(yīng)變曲線可以發(fā)現(xiàn)，當材料的應(yīng)變率大幅增加時，其屈服應(yīng)力僅有微小的增量，所以泡沫鋁材料體現(xiàn)了其對應(yīng)變率不敏感的特性。
　　⑶在“陶瓷-纖維-鋁”的復(fù)合防護結(jié)構(gòu)中，加入泡沫鋁材料，并利用PVDF壓電計測量驗證了結(jié)構(gòu)的防器官組織非貫穿性傷害的能力，結(jié)果顯示，泡沫鋁材料較好的減少了應(yīng)力集

5、中并充分的起到了緩沖吸能的作用，經(jīng)過結(jié)構(gòu)防護后測得的壓力已不足以對人體產(chǎn)生嚴重的危害。
　　⑷通過實驗研究了陶瓷/鋁復(fù)合結(jié)構(gòu)的抗侵徹能力，進一步討論陶瓷分層對抗彈能力的影響，并利用數(shù)值模擬進行了驗證，結(jié)果表明：在陶瓷/鋁結(jié)構(gòu)的撞擊實驗中，整塊陶瓷的復(fù)合結(jié)構(gòu)其抗彈性能要優(yōu)于分層陶瓷結(jié)構(gòu)，且結(jié)構(gòu)的抗彈性能隨著層數(shù)的增加而降低，這可能是因為將陶瓷分層后會減小在撞擊中形成的陶瓷破碎錐的面積，使陶瓷吸收的沖擊動能減少，從而降低整個結(jié)構(gòu)的抗彈