卵形弹冲击作用下平纹织物的动态响应
PW-CFRP_弹性性能预测及三维钻削仿真
PW-CFRP 弹性性能预测及三维钻削仿真*周 强1， 陈 燕1， 王晓宇1， 张川川1， 陈雪梅2， 刘元吉2， 陈清良2， 勾江洋2（1. 南京航空航天大学 机电学院, 南京 210016）（2. 成都飞机工业(集团)有限责任公司, 成都 610092）摘要 平纹编织结构碳纤维增强树脂基复合材料（plain-woven carbon fiber-reinforced plastic ，PW-CFRP ）展现出高损伤容限特性，在航空航天领域应用广泛。
针对PW-CFRP 钻削仿真中由于其材料弹性性能变化导致单一尺度钻削仿真难以体现实际钻削力的问题，研究其弹性性能预测及多尺度三维钻削仿真。
基于周期性边界条件的弹性性能参数预测模型，利用预测的材料弹性性能参数，采用多尺度有限元方法，仿真PW-CFRP 的三维钻削并开展试验验证。
研究结果表明：基于周期边界条件的有限元法能准确预测编织复合材料的弹性常数；在剪切载荷下，其编织单胞的边界面均由平面变成曲面，发生凸凹翘曲变形；基于刚度预测模型基础的PW-CFRP 三维钻削仿真模型能够准确预测制孔过程中的轴向力、扭矩；在相同工艺参数下，制孔轴向力和扭矩的仿真预测与试验结果相对误差分别为14.2%和8.5%。
关键词 CFRP ；周期性边界条件；多尺度分析；弹性常数；钻削仿真中图分类号 TB58; TB332 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)05-0592-12DOI 码 10.13394/ki.jgszz.2022.0177收稿日期 2022-10-25 修回日期 2023-02-03碳纤维增强聚合物复合材料是由不同织物结构碳纤维和聚合物基体按一定的体积分数压缩固化而成[1]，其中织物结构复合材料具有比刚度大、强度高、重量轻、整体性能好等优点，日益受到人们的关注，在航空航天领域得到广泛应用[2]。
由于构成织物“中间结构”的纱线之间的错综复杂的相互作用，即使是相对简单的平纹织物，其力学性能也是复杂的。
织物材料的力学性能与结构分析
织物材料的力学性能与结构分析织物作为一种常见的材料，在日常生活和工业生产中广泛应用。
了解织物材料的力学性能与结构分析对于提高其品质和应用效果至关重要。
本文将详细讨论织物材料的力学性能与结构分析，并探讨其在不同领域的应用。
一、织物材料的力学性能分析1.拉伸性能织物的拉伸性能是指在受力时的变形和破坏能力。
通过对织物进行拉伸试验，可以得出其断裂强度、伸长率、断裂韧性等参数。
这些参数可以帮助我们判断织物在使用中的抗拉能力和耐久性。
2.压缩性能织物的压缩性能是指在受力时的抗压变形和恢复能力。
通过对织物进行压缩试验，可以评估其抗压性能和弹性恢复能力。
这些参数在织物在填充材料、座椅、装饰品等领域具有重要的应用价值。
3.弯曲性能织物的弯曲性能是指在受力时的抗弯变形能力。
通过对织物进行弯曲试验，可以得出其弯曲刚度和折叠性能。
这些参数对于织物在服装、窗帘、家具等领域的应用有重要意义。
4.撕裂性能织物的撕裂性能是指在受力时的抗撕裂能力。
通过对织物进行撕裂试验，可以得出其撕裂强度和撕裂延伸率。
这些参数对于织物在户外用品、工业帐篷等领域的抗撕裂要求较高的应用有重要价值。
二、织物材料的结构分析1.纤维结构纤维是织物的基本组成单位，其结构对织物的性能和质量起着至关重要的作用。
纤维的直径、长度、断面形状以及纤维间的排列方式都会影响织物的密度、强度和弹性等性能。
通过扫描电镜等仪器观察纤维的结构，可以帮助我们理解织物的性能来源和改进方向。
2.织物结构织物的结构是指纱线、经纬相互交织的方式和密度。
常见的织物结构包括平纹、斜纹、提花、缎纹等。
不同的织物结构决定了织物的外观、手感和性能特点。
通过对织物结构的研究和分析，可以指导织物的设计和开发。
3.织物表面特征织物表面的特征对于其外观和使用性能起着重要作用。
织物的表面特征包括纹理、工艺效果、染色效果等。
通过扫描电镜和表面形貌分析仪等设备对织物表面进行观察和测试，可以帮助我们评估织物的质量和外观效果。
基于有限元的织物弹道冲击形变实验与仿真
基于有限元的织物弹道冲击形变实验与仿真美国麻省理工学院士兵纳米技术研究所Ethan M. Parsons美国陆军研究实验室Tusit Weerasooriya摘要：织物正日渐成为防护装甲的重要组成部分，而且随着防护装甲的广泛应用，人们越来越需要获得有关织物形变的计算模型，以探索织物的新特性与新应用。
然而，对织物进行建模是很困难的，因为我们既需要在宏观层面（整块织物）上又需要在细观层面（纱线或纤维）上来对它的响应进行仿真。
本文提出了一种有限元方法来模拟织物的三维高速形变过程，无需对纱线进行建模即可了解整块织物细观结构的变化情况。
为验证所提方法的有效性，我们在单层凯夫拉织物上进行了发射物初速度为22~550米/秒的弹道冲击实验，结果证明，有限元分析方法能有效地对复杂结构织物的形变进行仿真。
关键词：有限元织物形变仿真弹道冲击1 介绍织物因具有良好的柔韧性、可成形性以及高强度系数，正日渐成为防护装甲的重要组成部分。
自1950年起，以织物为基础制成的个人防弹衣就因轻便性与灵活性而广泛应用于针对子弹、手榴弹、迫击炮、地雷和简易爆炸装置的伤害防护中。
此外，织物也可用于增强头盔或装甲板中聚合物或陶瓷的防护性能，以抵御高速发射物的冲击。
虽然织物的应用非常广泛，但目前还没有一个被广泛接受的织物形变计算模型。
织物系统的设计很大程度上仍然依赖于经验主义方法，因此对现有织物的分析和对新织物的开发往往会耗费巨大的成本与时间。
对织物进行建模之所以很困难，一方面是因为在宏观上整块织物的结构非常复杂，另一方面是因为在细观上纱线的形变模式较多，如拉伸、卷边、旋转等，因此，织物的响应是非线性、非均质的。
一个完整的织物形变模型必须能够跟踪细观结构的几何形变，能够阐释几种主要的细观形变模式，这样才有可能预测织物的宏观响应。
目前，大部分此类模型采用一维或二维有限元方法，要么离散地对每个纱线（或纤维）进行三维仿真，要么将纱线的响应进行均匀化处理。
纤维增强复合材料抗弹性能研究
V50/ ms -1
402 453 460 422 398
从表中可以看出，当基体含量增加时，复合板的V50出现一极大值，然后再减少。
这和一般热固性树脂基复合板不同。对于热固性树脂基复合板，其V50随基体含量增加
纤维复合材料990302
3.2 设备仪器 DSC-1缠绕机，哈尔滨玻璃钢研究所生产 YX-100压力成型机，上海伟力机械厂制造 3.3 靶板制备 纤维在缠绕机上完成预浸料制备，织物采用涂胶法制备。将预浸料放在模具里，升 温至140℃～170℃，在2Mpa～5Mpa压力下，固化成型为复合材料靶板，单向布采用正 交铺设方式。 3.4 性能测试 3.4.1 V50测试 V50弹道极限速度是评估材料抗弹性能的一个重要指标。所谓V50值是指射出的弹 体，50%通过靶板时全部弹数的算术平均值，一般取六发弹的速度，其中三发为弹体侵 彻靶板未穿的最高速和三发穿透的最低速度，六发弹速的最大值与最小值之差不大于 50m/s。 对于不变形弹体，V50可以用下式计算：
4 结果与讨论
4.1 纤维增强复合材料抗弹机理分析 芳纶复合板的贯穿机理和文献报道的高强聚乙烯复合板类似[12]，弹体未穿透靶板
万方数据 file:///E|/qk/xwfhcl/xwfh99/xwfh9903/990302.htm（第 3／9 页）2010-3-23 12:05:45
纤维复合材料990302
(Twaron平纹织物)时，冲击面在弹孔周围形成明显的“+”，靶板背面出现较大的鼓 包，靶板内部出现分层；弹体穿透靶板时，弹体进入一侧弹孔基本为圆形，孔内有整齐 的纤维断头，弹体射出面无明显弹孔，有长短不一的纤维抽脱，靶板背面鼓包较小。纤 维断裂的方式主要为拉伸断裂，如图1(a)所示。靶板为单向织物时，受弹体冲击面与平 纹织物类似，在弹体射出一侧，靶板最外层被撕起一些小窄条。撕起和脱落窄条数量与 弹体的冲击速度及弹体质量有关。 根据弹体侵彻复合材料靶板的现象可以看出，弹体侵彻过程较复杂，不象弹体侵彻 金属材料靶板那样通过沿弹孔径向产生压缩塑性变形扩孔，也没有弹体侵彻到靶板剩余 厚度很小时形成的剪切作用的冲塞。弹体穿透靶板过程类似于弹体侵彻多层叠合的纤维 织物的过程[16]。首先，当弹体击中复合靶板后产生张力波，张力波以两个方向向外传 播。一是张力波以连续的脉冲沿纤维的轴向传播，先受到冲击的纤维与别的纤维通过基 体树脂及交错点的相互作用，在很多纤维上扩散开来，能量在相当大的面积上被吸收； 二是张力波沿靶板纵向传播。张力波在靶板板的织物和基体树脂界面及靶板自由面产生 连续反射，使压力变为拉应力，当拉应力值大于纤维和基体树脂之间的粘接强度时，导 致靶板分层，吸收弹体部分能量。由于纤维和基体材料应变波速不同，导致纤维从基体 材料中“拔脱”，纤维“拔脱”所做的功将吸收弹体的部分能量。其次，随着弹体更深 入侵彻，纤维受到拉伸变形以及靶板局部变形，弹体的动能转化为纤维的弹性势能和靶 板局部变形做的切向功。当纤维的应变大于其极限应变时，则纤维断裂。纤维断裂后发 生原纤化，如图1(b)，这种原纤化作用进一步消耗弹体的能量。如果弹体仍具有多余的 动能，则进一步侵彻下一铺层，直至弹体动能完全被消耗。若靶板较薄，则被弹体穿 透。通过靶板受弹体冲击破坏现象及机理分析可知，Twaron纤维和织物增强的靶板在 弹体冲击时，主要能量吸收形式为靶板局部变形、分层和纤维拉伸断裂及纤维拔脱。
Vectran织物复合材料冲击响应与失效模式分析
１ 引 言
纺织 复合 材料是 一种 通过在 纺织 物 基 布上 涂 覆 韧性 聚合 物 基 体 而制 成 的 柔性 复 合 材料 。该 类 材 料 在 低应 力 时呈 现低 刚度 特性 ， 高应力 作用 下却 具有 高 的强度 和 刚度 ， 一种 具 有抗 拉 ， 能 抗压 和抗 弯 的柔性 是 不
第 ３ 卷第 ６ ｌ 期 ２１ ０ ０年 ｌ 月 ２
航 天返 回与 遥感
Ｓ ＰＡＣＥＣＲＡ ＦＴ ＲＥＣ０ＶＥＲＹ ＆ ＲＥＭ ０ＴＥ Ｓ ＥＮＳ ＮＧ Ｉ ９
Ｖ ｃ ａ 物 复 合材 料 冲击 响应 与 失效 模 式 分析 ｅｔ ｎ织 ｒ
谭 惠丰 万志敏 董亚 波
（ 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所 Leabharlann １ 哈尔滨 １００ ） ５０ １
ｉｇ ａ ｄ ｔｅ ｅａ ｔｃ—ｐ ａ ｔ ｅｏ ａｉｎ ｎ ａ ｈ ｍｐ ｃ ｒａ．Ａｎ ｈ ａｌ ｒ ｄ ｆｃ ａｅ ｃｒｎ ｆｂ ｉ ｓｅ ｐ ｅ ｓ ｄ ｎ ｎ ｈ ｌ ｉ ｓ ｌ ｉ ｄ ｆｒ ｔｏ ｅ ｒｔ ｅｉ ａ ｔａｅ ｓ ｃ ｍ ｄ ｔｅ ｆｉ ｅ ｍｏ ｅｏ ｏ ｔｄ Ｖｅ ｔａ ａ ｒｃ ｉ ｘ ｒｓｅ ｕ ｓ ｙ ｒ ｕ ｔｒ ｎ ｐ ｉ．Ｉ ａ ｔｐ ｏ ｅ ｔ ｆＶｅ ｔａ ｆ ｉ ｒ ｔａｎ ｒｔ ｅ ｓｔ ａ ａｎ ｒ ｐｕ ｅ ａ ｄ ｓ ｌｔ ｍｐ ｃ ｒｐ ｒｉｓｏ ｃｒ ａ ｒｃ ａｅ ｓｒｉ ａｅ ｓ ｎ ｉｉｅ． ｅ ｎ ｂ ｖ
ｐ ｃ ｒ ｅ ｔｄ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ．Ｅｘ ｅ ｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｅｏｍａ ｉｎ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｎｃ ａｅ ｃｒ ａ ｒｃ ｉ ａｐ ｏ ａ ｔｗｅｅ ｔｓｅ ｎ ｎ ｌｓｓ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅｄ ｆｒ ｔ ｒ ｃ ｓ ｆｕ ｏ ｔｄ Ｖｅ ｔａ ｆｂ ｓ ｒ — ｉ ｏ ｎ ｉ
Kevlar、UHMWPE叠层织物防弹性能研究
Kevlar、UHMWPE叠层织物防弹性能研究作者：翁浦莹李艳清来源：《现代纺织技术》2016年第03期摘要：采用芳纶平纹织物、超高分子量聚乙烯无纬布为原料，设计4种厚度的Kevlar叠层织物、3种厚度的UHMWPE叠层织物，选用4种不同速度进行实弹射击实验，探讨了子弹冲击速度与叠层织物厚度对织物防弹性能的影响。
研究表明：子弹冲击速度提高，子弹由圆形头转换为尖形头，叠层织物单位面积吸收能量均下降，子弹剪切作用力对织物的破坏层数增多；相近冲击速度下，叠层织物厚度增加，其单位面积吸收能量相应提高，织物纤维抽拉越发严重，弹孔表观更为粗糙，且子弹对织物的剪切作用力转化为拉伸作用发生在30层Kevlar平纹织物中的10层内及50层UD布中的17层之内。
关键词：芳纶；超高分子量聚乙烯；防弹性；弹孔表观中图分类号：TB332文献标志码：A文章编号：1009-265X（2016）03-0013-06Bulletproof Performance of Kevlar and UHMWPE Multilayered TextilesWENG Puying， LI Yanqing， MEMON Hafeezullah，KONG Chunfeng， KANG Lingfeng， ZHU Chengyan（National Engineering Lab for Textile Fiber Materials and Processing Technology （Zhejiang），Zhejiang SciTech University， Hangzhou 310018， China）Abstract：In this research， the Kevlar multilayered textiles with 4 thicknesses and UHMWPE multilayered textiles with 3 thicknesses were designed by using Kevlar plain woven fabrics and UHMWPE nonwoven clothes as raw materials. Firing practice experiments at 4 different speeds were carried out so as to discuss the influences of the speed of bullet impact and thickness of multilayered textile on the bulletproof performance of textiles. The results show that the impact speed is increased when round bullets are changed to pointed bullets， and the amount of energy absorbed by the textile in a unit area is reduced， and more broken fabrics are found under shearing action. It had also been found that when the multilayered textiles were made thicker and similar impact speeds were applied，the more amount of energy was absorbed. Moreover， the bullet holes are found to be rougher and more fibers are pulled out from the textile under severe impacts. In addition， it is also exhibited thatthe force of ballistic impact was changed from shearing action to tension effect within the first 10 layers of 30layer Kevlar plain woven textile and within the first 17 layers of 50layer UD textile.Key words：Kevlar； UHMWPE； bulletproof； appearance of bullet hole目前，纤维复合材料在防弹领域的应用发展越发广阔[1]。
界面摩擦影响弹体冲击平纹织物过程的数值模拟
界面摩擦影响弹体冲击平纹织物过程的数值模拟
杜彦君;段一平;李秀红
【期刊名称】《兵器材料科学与工程》
【年(卷),期】2016(39)2
【摘要】利用Ansys/ls-dyna模拟球形弹体分别冲击100 mm×100 mm单、双层织物的过程,通过对μ=0、0.3、0.5界面摩擦情况下弹体剩余速度的对比,从能量转移的角度对界面摩擦在冲击过程中所起的作用进行分析。
模拟结果表明:不论单层织物还是双层织物,界面摩擦都会影响织物吸收冲击能量的能力;界面摩擦除使冲击过程中产生摩擦滑移能之外,更主要地是增加织物以纱线的动能与形变能的形式吸收的能量,从而提高织物吸收能量的能力;层数在织物对冲击能量的吸收上也有影响,层数增加一倍,织物的吸收能力也会增加将近一倍。
【总页数】5页(P68-72)
【作者】杜彦君;段一平;李秀红
【作者单位】太原理工大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB332
【相关文献】
1.界面摩擦对Kevlar织物吸收冲击能量能力的影响
2.微界面扩散过程对二元合金凝固过程数值模拟的影响
3.冲击加载下K9玻璃中预制缺陷对样品后界面速度影响
的数值模拟4.轴肩下压量对6061铝合金搅拌摩擦加工过程影响的数值模拟5.混凝土细观组成对弹体正侵彻过程影响的数值模拟研究
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球形弹体打击作用下宽距水间隔铝板的动态响应特性
第37卷第1期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.37 No. 12018球形弹体打击作用下宽距水间隔铝板的动态响应特性李营$，2,张玮2&杜志鹏2&张嘉2,赵鹏铎2&方岱宁1(1.北京理工大学先进结构研究院，北京100081' 2.海军研究院，北京100161)摘要：设计了水间隔靶板在球形弹体撞击下动态响应的实验装置，利用高速相机记录了整个过程，分析了不同 阶段的复杂物理现象，讨论了弹体在水中运动时的位移变化和速度衰减规律，对比了背空靶板和背水靶板在相近速度弹体侵彻作用下的变形特点。
得到以下主要结论:①球形弹体侵彻宽间距水间隔铝板的过程可以划分为3个阶段，弹体在水中运动的过程中，水中将产生巨大的空化气穴，弹体动能转变为水的动能和势能，且在弹体碰撞后板后，水中势能再次转化为水的动能施加在靶板上'②球形弹体在水中运动过程中，阻力系数近似为常数，约为0.38;③球形弹体侵彻时，靶板由于局部径缩产生花瓣开裂，背水靶板将比背空靶板产生更小的塑性变形，且背水靶板的花瓣开裂数更少。
关键词：球形弹体'间隔靶板'水锤效应'破坏模式'液舱中图分类号：U663.3 文献标志码：A DOI ： 10. 13465/j. cnki. jvs. 2018. 01.017D y n a m i c responses of wide interval water-spacing a l u m i n u mplates u n d e r sphere projectile impactLI Ying1，2，ZHANGWei2，DUZhipeng2，ZHANGLei2，ZHAOPengduo2，FANGDaining1(1. Insititute of Advanced Structure Technology，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China；2. Naval Academy，Beijing 100161，China)A b s t r a c t；An experiment device was set up to investigate the dynamic resj^onses of water-sj^acing aluminum plates，and a super-speed camera was used to record t he whole process with complex phenomena in different stag velocity and the deformation during its motion in water were studied and the failure modes for water-l3ack plate back pates were analysed.It is gained that；the process can be divided into three stages，and the kinetic energy of the projectile transforms to t he kinetic energy and potential energy of water；the projectile resistance when moving in water isa constant，about0.38;the failure modes of tlie plates is mainly the radial-slirinkage and the successive petal breaking，and the local deformation a nd petal number of water-back plates are much less than those of air-back plates.K e y w o r d s；sphere projectile;spacing plate;hydrodynamic ram；failure m ode;l^u id tank飞机燃油舱在战时易遭受子弹或爆炸破片的打击，严重时一颗子弹或破片就能破坏整个燃油舱的蒙皮结构，甚至造成机毁人亡。
《冲击载荷作用下面内纤维增强金属层合板的动态响应》范文
《冲击载荷作用下面内纤维增强金属层合板的动态响应》篇一一、引言随着现代工业和科技的不断发展，对材料的性能和稳定性要求也越来越高。
内纤维增强金属层合板，以其卓越的强度和刚度特性，被广泛应用于各种极端环境中。
尤其在面对冲击载荷作用时，这种材料结构的动态响应性能至关重要。
本文旨在研究冲击载荷作用下面内纤维增强金属层合板的动态响应，以期为相关领域的研究和应用提供理论依据和指导。
二、材料与结构特性内纤维增强金属层合板是一种由金属基体和纤维增强材料组成的复合材料。
其结构特点为各层之间通过特定的工艺进行复合，形成具有优异性能的复合材料。
这种材料具有高强度、高刚度、轻质化等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造等领域。
三、冲击载荷作用下的动态响应1. 冲击过程分析在冲击载荷作用下，内纤维增强金属层合板会产生一系列的动态响应。
首先，当冲击物与材料表面接触时，会引发材料的局部变形和应力集中。
随后，由于纤维增强材料的存在，层合板会表现出优异的能量吸收能力和变形能力，以抵抗冲击载荷的进一步作用。
2. 动态响应特性在冲击过程中，内纤维增强金属层合板的动态响应特性主要表现为应力波的传播和能量的传递。
当冲击力作用于材料表面时，会产生应力波在材料内部传播。
这些应力波会在不同层之间传播、反射和叠加，导致材料的局部变形和整体响应。
同时，纤维增强材料能够有效地吸收和传递能量，降低材料的冲击破坏程度。
3. 影响因素分析影响内纤维增强金属层合板在冲击载荷作用下动态响应的因素较多。
首先，材料的组成和结构对动态响应具有重要影响。
不同类型和含量的纤维增强材料、基体金属以及层合板的层数和厚度等因素都会影响材料的动态响应性能。
其次，冲击速度、角度和能量等因素也会对材料的动态响应产生影响。
这些因素的变化将导致材料的局部变形程度、应力波传播速度和能量的吸收与传递方式发生改变。
四、实验研究方法与结果分析为了研究内纤维增强金属层合板在冲击载荷作用下的动态响应，本文采用了一系列实验研究方法。
高分子材料的动态响应性能研究
高分子材料的动态响应性能研究高分子材料是一类由大分子链构成的材料，具有良好的力学性能、化学稳定性和加工性。
在许多行业中得到广泛应用，如汽车、航空航天、电子、医疗器械等。
为了更好地理解和改善高分子材料的性能，研究其动态响应性能变得极为重要。
动态响应性能是指材料在受到外部冲击或应力加载时的行为和性能。
它涉及到材料的耐冲击性、耐疲劳性、交变载荷下的变形和破坏等方面。
了解材料的动态响应性能可以帮助工程师和科学家制定更好的设计和使用策略，提高材料的工程应用性能。
在对高分子材料的动态响应性能进行研究时，有几个关键的方面需要考虑。
首先是冲击性能。
冲击性能是高分子材料抵抗外部冲击或撞击时的能力。
研究冲击行为可以通过使用冲击试验机，如冲击落锤试验和冲击弯曲试验来定量评估材料的抗冲击性能。
这些试验可以测量材料的强度、断裂韧性和耐冲击性。
其次是材料的耐疲劳性能。
高分子材料在长时间交变载荷下往往容易发生疲劳破坏。
研究材料的疲劳性能可以通过进行循环载荷试验来评估材料的寿命和耐久性。
通过测量应力-应变循环曲线和断裂韧性指数来了解材料的疲劳特性。
材料在交变载荷下的变形行为也是动态响应性能的重要方面。
高分子材料在交变载荷下往往会发生塑性变形，导致材料的失效。
研究材料的变形行为可以通过进行拉伸、压缩、扭转等试验来获得。
通过测量应力-应变曲线和应变硬化指数，可以获得材料的变形特性和塑性行为。
此外，材料的动态响应性能还与材料的结构和成分密切相关。
研究不同成分和结构的高分子材料可以揭示其不同的动态响应性能。
例如，聚合物的改性和填充剂的添加都可以显著改变材料的动态响应性能。
为了更好地研究高分子材料的动态响应性能，需要使用先进的实验测试技术和数值模拟方法。
实验方法包括冲击试验机、低速撞击试验机、拉伸试验机等，可以测量材料的力学性能和变形行为。
数值模拟方法可以使用有限元分析或分子动力学模拟等方法，模拟材料的变形和破坏过程。
总之，高分子材料的动态响应性能研究对我们提高材料的设计和应用性能具有重要意义。
27057700_不同组织机织物的防紫外线性能
机㊀㊀织㊀不同组织机织物的防紫外线性能S．N．J a w a l eD K T E协会纺织与工程学院(印度)摘要:探讨了３种不同组织机织物的防紫外线(U V)性能,织物的纬向密度各不相同.以１４ ７６t e x的纯棉环锭纺单纱为原料,制备不同组合的机织物试样.研究结果表明,纬向密度对相同组织机织物的紫外线防护系数(U P F)有显著影响.在中㊁低纬向密度条件下,缎纹织物的U P F值较高,平纹织物的U P F值较低.关键词:机织物;平纹;斜纹;缎纹;纬向密度;防紫外线性能U VＧp r o t e c t i o n p r o p e r t i e s o f f a b r i c sw o v e nw i t hd i f f e r e n tw e a v e sS a g a rN．J a w a l eD K T ES o c i e t y sT e x t i l e&E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e,I c h a l k a r a n j i/I n d i aA b s t r a c t:An attempt has been made to understand ultraviolet(UV)properties of fabrics woven with3 different weaves,each with varied pick densities.100%cotton,14 76tex single ring yarn was used as the raw material for producing different combinations of woven fabric samples.It was observed that there was a significant effect of pick density on ultraviolet protection factor(UPF)of fabrics woven with the same weave.For low and medium pick density,it has been found that the UPF value of the fabric woven with stain weave is highest whereas the UPF value of the fabric woven with plain fabric is least. K e y w o r d s:woven fabric;plain;twill;stain;pick density;ultraviolet protection property㊀㊀紫外线辐射(U V R)对人体有害.U V R有时也称紫外光,是一种不可见的电磁辐射,其性质与可见光相同,但波长更短,能量更高.全球范围内的数据表明,死于皮肤癌的人数逐年增加.导致皮肤癌的主要原因是臭氧层受损,使紫外线能够穿透并辐射人体.人体长时间频繁地暴露在阳光下会出现不同的皮肤问题.人体短时间暴露在紫外线辐射下也易导致晒伤(医学上的红斑).长时间的晒伤会使皮肤光老化,导致非黑素瘤和黑素瘤皮肤癌的形成.受阳光辐照的皮肤细胞会吸收有害的紫外线,过多的紫外线将导致皮肤癌㊁皮肤炎症等有害疾病.紫外线辐射对人体有致癌性.人体过度暴露于来自太阳或人工源的紫外线辐射下,对健康有潜在风险.穿戴服饰是最简单㊁最方便的紫外线防护方式.织物和服装的防紫外线性能通常用紫外线防护系数(U P F)表征.本文旨在从基础层面了解机织物的防紫外线性能,探讨如何通过机织物参数的优化来提高织物的防紫外线能力,而不是使用化学处理方法.织物结构被认为是最简单和最经济的提供良好紫外线防护作用的解决方案,其无需额外的后整理过程.１㊀材料与方法㊀㊀以１４ ７６t e x的Z捻纯棉环锭纺单纱为原料,制备不同的机织物试样,测试并探讨其防紫外线性能.织物结构的变化参数主要有纬向密度(纬密)和织物组织.本文选择平纹㊁斜纹和缎纹３种织物组织,以纬密分别为２４４根/１０c m(低纬密)㊁２８３根/１０c m (中纬密)和３２３根/１０c m(高纬密),制备不同的机织物,共获得９种织物试样,如表１所示.采用转速为７００r/m i n的喷气织机制备上述不同组合的机织物.这些织物试样在同一化学处理装置中进行染色和整机㊀㊀织㊀理.测试整理后所有试样的U P F 和拉伸性能.根据A A T C C１８３－２０１０,采用紫外透光率分析仪测定织物的防紫外线性能.利用方差分析法对测试数据进行统计分析.表１㊀织物结构参数设计２㊀结果与讨论２ １㊀织物结构对防紫外线性能的影响㊀㊀３种不同组织机织物试样的U P F 测试结果如图１所示.由图１可以看出,织物纬密对其U P F 有显著影响,对于某一特定组织的织物而言,随着纬密的增大,织物的U P F 值增大,但斜纹组织未表现出明显的变化趋势.高纬密织物的U P F 值大于低纬密织物,原因是随着纬密增大,织物的遮盖系数增加,能吸收更多的紫外线,从而阻止有害紫外线到达皮肤表面.此外,由于覆盖因子和织物基本结构的不同,不同纬密下织物的U P F 值也不同.在中㊁低纬密条件下,缎纹织物的U P F 值最大,平纹织物的U P F 值最小.图１㊀织物组织对防紫外线性能的影响２ ２㊀织物结构对抗拉强度的影响㊀㊀３种不同组织织物试样的经㊁纬向抗拉强度测试结果如图２和图３所示.图２㊀织物经向抗拉强度图３㊀织物纬向抗拉强度㊀㊀通过对数据的统计分析可以发现,织物组织和纬密均对织物的抗拉强度有显著的影响.对于某一特定组织的织物试样而言,随着纬密的增大,织物的经向和纬向抗拉强度均增加.高纬密织物的抗拉强度比低纬密织物的高.这是因为,随着纬密的增大,织物在结构上变得更加紧凑,从而增加了织物的强度.由图２和图３还可以看出,纬密对织物经向抗拉强度的影响大于纬向.对于特定组织的织物试样,其经向抗拉强度也高于纬向.平纹织物的抗拉强度较高,其次是斜纹织物,缎纹织物的抗拉强度较低,这是因为平纹组织结构中存在更多的经纬交织点.３㊀结论㊀㊀本文以１４ ７６t e x 的纯棉环锭纺单纱为原料,制备不同组织和纬向密度的机织物试样,并测试分析各织物试样的紫外线防护系数(U P F )与拉伸性能.结论如下:对于同一组织的机织物而言,纬密对织物的U P F 值有显著的影响;对于中㊁低纬密的机织物而言,缎纹织物的U P F 值较高,平纹织物的U P F 值较低; 纬密较大的机织物,其经向和纬向抗拉强度均较高.王燕斌译㊀孟粉叶校。
超高分子量聚乙烯平纹织物的穿刺冲击模拟与响应分析
超高分子量聚乙烯平纹织物的穿刺冲击模拟与响应分析邹画眉;刘新金;谢春萍;苏旭中;徐伯俊【摘要】运用有限元方法对带刃刀具刺穿超高分子量聚乙烯平纹织物的冲击过程进行数值模拟,并通过准静态实验验证有限元模型的有效性.通过给出布面刺破效果的数值仿真模拟,对织物刺穿过程中的纱线的应力应变分布进行分析,得到冲击系统的能量变化规律.数值模拟结果指出:刀刺织物过程中,刀具的能量主要转化为织物的弹性应变能,其余为塑性耗散能和摩擦耗散能;纱线破坏以剪切断裂为主;平纹织物的弹性回复性能有助于抵抗刀具的冲击,增强其抗剪切性能是提高防刺性能的关键.【期刊名称】《丝绸》【年(卷),期】2019(056)006【总页数】6页(P46-51)【关键词】有限元;平纹织物;穿刺;准静态实验;能量【作者】邹画眉;刘新金;谢春萍;苏旭中;徐伯俊【作者单位】江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122;江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TS101.923柔性织物和纺织结构复合材料因其质轻柔软、高强耐冲击的特点被广泛运用在特种防护织物，如击剑服、防刺防弹服的研发上[1-2]，其中最典型的代表就是纤维增强复合材料。
而纤维增强体在纤维增强复合材料中提供材料的强度和刚度，起主要作用[3-4]，因此，对于增强体的力学研究和抗冲击性能预测颇为重要。
利用有限元模拟计算纤维增强体在冲击下的力学响应，一方面避免了制作大量的试样，降低了生产成本；另一方面能够更细致深入地分析纺织结构的力学响应，这是单纯进行力学实验所不能达到的，因而成为了当下的研究热点。
有限元分析包括建模、材料属性赋予、建立分析步、设置相互作用、划分网格、施加载荷与边界条件、提交任务与可视化分析等步骤[5]。
机织学课后习题答案2
织物：纤维或纱线、或纤维与纱线按照一定规律构成的片状物机织物：由经纬两个系统纱线按一定的规律相互垂直交织而成的织物。
织造：将经纬纱按织物的织物组织规律在织机上相互交织构成机织物的加工。
织物的形成是由开口、引纬、打纬、送经和卷取五个机构的运动来实现的。
织机的分类：1、按纤维材料: 棉织机、毛织机、丝织机、黄麻织机2、按织物幅宽：宽幅织机、窄幅织机3、按开口机构：踏盘织机:织制简单组织的织物；多臂织机:织制组织比较复杂的小花纹织物；提花织机:织制各种大花纹织物；连杆织机:织制平纹类织物5、按引纬方式：a. 有梭织机 b. 无梭织机有梭织机特点：结构简单，价格便宜，占地面积小，能适应中支中密织物的织造要求。
存在问题：（1）品种适应性差（对特宽、粗厚、紧密、细支疏松织物不适应）。
（2）机物料消耗大。
（3）产品质量缺乏高质量性能的保障。
（4）卷装小，自动化程度低，噪音高，工人劳动强度大。
(5）入纬率（单位时间引入纬纱的米数）低无梭织机特点：高速、优质、单位产量占地面积小，噪音低、回丝多.机织工艺流程:经纱：原纱→络筒→（并捻、倒筒）→整经→（浆纱）→穿、结经---]纬纱：原纱→（络筒）→（热定型）→（卷纬）-----] ---->织造→验布→（烘、刷布）→量、折布→修、织、补→分等→成包→入库一、络筒1.络筒的目的（任务）：1.将纱线制成一定形状和容量的卷装以便于运输和存储及满足退绕的要求2.检查纱线条干并清除纱疵和杂质以改善纱线质量2. 络筒的要求：1.卷绕张力适当，不损伤纱线原有的物理机械性能。
2.筒子卷装容量大，成形良好,便于退绕。
3.纱线接头小而牢,尽量形成无结头纱线。
4.用于整经的筒子要定长,用于染色筒子要结构均匀3. 络筒的工艺流程：管纱→气圈破裂器→预清纱器→张力装置→电子清纱器→上蜡装置→槽筒→筒子4.筒子卷绕形式：1.卷装形状：圆柱形、圆锥形和其他形状筒子（双锥端圆柱形筒子）2.交叉角：平行卷绕（一般为有边）和交叉卷绕筒子3. 筒管边盘：有边和无边筒子 4.筒子成形的两种基本运动及方式：○1筒子成形由筒子表面的卷取运动和纱线往复运动的导纱运动构成○2筒子导纱的运动是直线运动，回转的运动是圆周运动，二者完成纱线的络卷运动。
横向冲击下三维纺织结构复合材料动态响应及有限元计算的开题报告
横向冲击下三维纺织结构复合材料动态响应及有限元计算
的开题报告
题目：横向冲击下三维纺织结构复合材料动态响应及有限元计算
研究背景与意义：
近年来，复合材料由于其重量轻、比强度高、耐磨性好等优点而在军事、航空、航天、汽车和体育器材等领域得到了广泛的应用。
横向冲击是一种常见的外界动载荷形式，其强度和作用时间对复合材料结构的破坏具有重要影响。
因此，对于横向冲击下带有三维纺织结构的复合材料进行动态响应的研究，有助于揭示其受力机理，提高其设计和应用能力。
研究内容和方法：
本文将采用理论分析和有限元方法相结合的方式，研究横向冲击下带有三维纺织结构的复合材料的动态响应。
具体研究内容包括以下几个方面：
1. 探究三维纺织结构对复合材料动态响应的影响机理。
2. 基于理论分析和数值模拟，研究不同冲击强度和持续时间对三维纺织结构复合材料的破坏特性的影响。
3. 利用有限元软件建立三维纺织结构复合材料动态响应的数值模型，对其进行数值模拟和参数分析，阐明不同因素对其动态响应的影响。
预期成果：
通过本文的研究，可以深入了解三维纺织结构复合材料在横向冲击下的动态响应规律和破坏机理，为复合材料的设计和应用提供科学依据。
同时，本文的研究方法和理论，对于其他复合材料结构的动态响应及其有限元模拟研究也具有参考价值。
冲击作用下壳结构的动态响应
冲击作用下壳结构的动态响应随着经济的发展，人们对于安全及防护问题越来越重视，而薄壁壳体结构，由于其独特的几何构型可以在很少质量的情况下提供优异的空间并有足够的结构防护能力。
本文以半球壳、球壳为研究对象，研究其组合结构形式的吸能形式，开展了半球壳、充液半球壳、双层流液球壳以及球壳阵列在冲击作用下的动力响应及其吸能能力。
主要工作如下：进行了半球壳、充液半球壳及其组合结构的实验研究，获得了冲击力时程曲线及其变形模式，研究了径厚比对于壳体的变形模式、顶点位移和接触力峰值的影响。
利用数值模拟考察半球壳接触力、顶点位移以及能量吸收这三个指标，研究了径厚比、落锤质量和动量对内空半球壳动态响应的影响，对比了两类充液半球壳组合结构的耐撞性，并通过两个能量吸收评估指标（比吸能和压缩力效率）综合分析三类结构的耐撞性。
运用数值模拟对金属空心球阵列的冲击动力响应及吸能能力进行了分析。
讨论了沿冲击方向相对密度均匀(UNI)、相对密度周期性增加(INC)、相对密度周期性减小(DEC)的金属空心球阵列在不同冲击速度下(10m/s、50m/s、100m/s和150m/s)的动态响应。
得到了三种模型在四种冲击速度下的变形模式以及冲击端和固定端的名义应力-应变曲线，通过将三种模型的密实化应变能和理想能量吸收效率进行比较得到了在四种冲击速度下最佳的吸能结构。
通过实验和数值模拟分析得到以下结论：（1）内空半球壳冲击作用下的变形过程可以分为三个阶段：壳体顶点局部压平阶段，轴对称向内凹陷阶段以及多边形变形阶段；随着径厚比的增加，半球壳顶点位移增大，接触力减小，未压缩区域会发生较明显的横向扩展。
落锤动量变化会改变半球壳的动态响应时间。
在小能量冲击下，如果落锤质量相同，则半球壳的动态响应时间基本一致。
（2）充液半球壳组合结构冲击作用下的变形过程可以分为四个阶段：局部变平阶段；轴对称向内凹陷阶段；凹陷区域熨平阶段；变形恢复阶段。
对比三种结构发现双层充液半球壳是一种可靠的防护结构。
芳纶平纹编织复合材料平板弹道冲击特性及损伤分析
芳纶平纹编织复合材料平板弹道冲击特性及损伤分析
牟浩蕾;李仪;宋东方;解江;冯振宇
【期刊名称】《复合材料科学与工程》
【年(卷),期】2024()1
【摘要】为了研究1000D629T/EPMOLD110芳纶平纹编织复合材料平板抗冲击行为及损伤特性,采用真空辅助树脂灌注成型技术(VARI)和树脂传递模塑成型技术(RTM)加工不同厚度的平板试验件,通过空气炮装置进行弹道冲击试验。
同时,基于芳纶平纹编织复合材料基础力学性能试验数据,建立经验证的细观代表体积单元(RVE)模型,通过拟合确定宏观模型的材料本构参数;建立芳纶平纹编织复合材料平板弹道冲击宏观有限元模型,结合CT扫描结果进一步分析其弹道极限特性及损伤形貌等。
结果表明:芳纶平纹编织复合材料平板在圆柱弹体冲击试验下的失效模式主要为纤维拉伸断裂、纤维脱出、面外剪切与层间分离等;随着平板厚度增加,其弹道极限相应增加,且与VARI工艺相比,采用RTM工艺可将芳纶平纹编织复合材料平板的抗冲击性能提升5%;芳纶平纹编织复合材料平板宏观模型的弹道冲击仿真结果与试验结果吻合较好,弹道极限误差在1%以内。
【总页数】10页(P89-97)
【作者】牟浩蕾;李仪;宋东方;解江;冯振宇
【作者单位】中国民航大学科技创新研究院;中国民航大学中欧航空工程师学院【正文语种】中文
【中图分类】TB332
【相关文献】
1.平纹编织复合材料层板高速冲击损伤机理研究
2.平纹芳纶织物/环氧树脂复合材料抗冲击性能研究
3.芳纶平纹机织/非织造混杂结构复合材料低速冲击性能的有限元分析
4.平纹机织与2.5D机织复合材料平板弹道冲击特性对比
5.碳/芳纶纤维混杂复合材料层合板弹道冲击特性研究
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平纹织物的初始模量
平纹织物的初始模量
平纹织物是一种常见的织物结构，具有直纬线与横纬线交错编织而成的特点。
平纹织物的初始模量是指在未拉伸或压缩状态下，织物所具有的初始弹性模量，也可以理解为织物的刚度。
在纺织行业中，掌握平纹织物的初始模量对于设计和生产具有重要意义。
平纹织物的初始模量受到多种因素的影响，包括纱线的材质和粗细、织物的纱线密度、编织方式等。
一般来说，较粗的纱线和较松的纱线密度会导致织物的初始模量较低，而织物的初始模量也会随着纱线密度的增加而增加。
此外，不同的编织方式也会对织物的初始模量产生影响，例如，采用双层织造或提花织造的平纹织物通常会具有较高的初始模量。
在实际应用中，掌握平纹织物的初始模量可以为纺织品的设计和选择提供重要的参考依据。
首先，了解织物的初始模量有助于设计出符合要求的弹性纺织品，如弹性裤、弹性袜等。
其次，对于需要具有一定刚度和支撑性的纺织品，选择具有较高初始模量的平纹织物
可以达到预期的效果。
此外，在纺织品的生产过程中，了解织物的初始模量也有助于调整生产工艺和选材，以达到产品设计要求。
总之，平纹织物的初始模量是纺织行业中一个重要的参数，对于产品的设计、选择和生产都具有重要的指导意义。
通过掌握平纹织物的初始模量，可以更好地满足消费者的需求，提高产品的质量和竞争力。
因此，纺织行业的从业者应该加强对平纹织物初始模量的研究和应用，不断提升产品的技术含量和附加值。
织物及其复合材料的弹道冲击性能_练军
第8 期 快
[ 15]
练军等: 织物及其复合材料的弹道冲击性能
111
。 Bazhenov 研究的 7 62 mm 尖头子弹冲击多层
[ 16]
失效。在单向铺层复合材料中会观察到纤维的侧向 运动, 但在织物复合材料中没有这种现象
[ 20]
芳纶织物的情 况也证实 了这一 结论
。最近 Tan
。
等人研究了用平头、 半球形、 圆锥形和有尖顶弓形子 [ 17] 弹侵彻平纹芳纶织物的情 况 。他们发现 织物的 起皱和穿透机制在很大程度上和子弹的形状有关。 圆锥形和尖顶弓形子弹穿透织物时 , 只有较少的纤 维出现抽拔, 表明子弹能滑进织物中, 其弹道极限分 别为58、 76 m s。 平头子 弹在厚度方向 剪切纱线 , 弹 道极限为 100 m s。 半球形子弹能使 更多纱线抽拔 , 因而弹道极限最高能达到 159 m s 。
第 27 卷 第 8 期 2006 年 8 月 文章编号 : 0253 9721( 2006) 08 0109 04
纺 织 学 报 Journal of Textile Research
Vol. 27 No. 8 Aug. 2006
织物及其复合材料的弹道冲击性能
练军 , 顾伯洪 , 王善元
( 1 江南大学 纺织服装学院 , 江苏 无锡 摘 要
[ 8] [ 7]
2 2
织物结构
Roylance 认为织物的弹道冲击特性不是由纤维 特性单独决定的, 而是由材料特性和织物的几何结 构共同决定的 , 松软织物的弹道防护性能较低。防 弹织物一般采用平纹和方平组织, 织物的覆盖系数 在 0 6~ 0 95 之间。当覆盖系数大于 0 95 时 , 纱线 由于织造加 工而 引起性 能下 降; 当 覆盖 系数 小于 0 6 时 , 织物太松 , 弹道性能下降。松软的织物使子 弹易于锲进织物的空隙中, 当子弹冲击一层织物时, 织物产生横向偏差 , 纱线的网眼扩大 , 导致了纱线之 间的空间增大。当子弹较小 , 或者子弹以一定的角 度冲击织物 , 特别是一些纱提前断裂时, 子弹就更易 通过织物的空隙锲进织物, 而不需拉断纤维 。 另一个影响弹道冲击性能的织物结构特性是纱 线的卷曲。卷曲是由于经纬纱相互交织形成纱线的 弯曲波动, 在平纹织物中, 卷曲度是不平衡的 , 经纱 比纬纱更易卷曲。 Chitrangad 建议用纬纱断裂伸长 表示其性能 , 因为纬纱具有较小的卷曲, 它在经纱断 裂之前先断裂, 而经纱要用更多的时间来解除卷曲。 为了减少这个现象, 他提出了可使纬纱有较大失效 [ 14] 应变 的方法。
【论文速递】《IJLMM》：弹丸硬度对编织碳纤维增强热塑性复合材料冲击性能的影响
【论⽂速递】《IJLMM》：弹丸硬度对编织碳纤维增强热塑性复合材料冲击性能的影响除了重量轻和降低雷达反射⾯积以外，五代机使⽤的复合材料还有很多优点。
苏57的总设计师曾说过：复合材料占全机重量的25%与表⾯积的70%，供应商主要为NPP公司和俄罗斯航空材料研究院，其中NPP公司是主要供应⼚商。
NPP公司是俄罗斯科技玻璃研究院与航空材料研究院联合成⽴的下属企业，专门研制与⽣产⾮⾦属材料，包括玻璃纤维、陶瓷、碳纤维等复合材料。
尤其是俄国甚⾄欧洲的运载⽕箭的⼀些关键部位，⽐如碳纤维框架、整流罩等都是由NPP公司制造的。
⽽且这家公司通过打磨苏47部件开发了⼀整条⽣产线，有能⼒对30平⽅⽶的⼤块复合材料进⾏⾼精度加⼯。
要知道复合材料的标准是表⾯误差不得超过3毫⽶，在30平⽶的材料上进⾏这种标准操作，没有过硬的能⼒是根本办不到的。
航天航空、铁路交通等领域的复合材料运⽤越发⼴泛，但在使⽤过程中易受到不同程度的外部冲击损伤，将降低复合材料结构强度和循环疲劳性能，理解其在不同硬度物体冲击作⽤下的⾏为，将有助于此结构的设计和防护。
为了研究这⼀问题，伦敦帝国理⼯学院刘海宝⽼师（第⼀作者）、John P.Dear教授（通讯作者）团队在《International Journal of Lightweight Materials and Manufacture》上发表了题为“Modelling the effect of projectile hardness on the impact response of a woven carbon-fibrereinforced thermoplastic-matrix composite”的⽂章，采⽤数值模拟和实验对⽐研究了弹丸硬度对碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）编织复合材料冲击性能的影响。
该论⽂建⽴了有限元分析（FEA）数值模型（如图1）来定量地模拟实验测量结果，模型包括（1）模拟弹丸的响应：⽤于模拟明胶弹丸粘弹性/塑性流动的光滑颗粒流体⼒学（SPH）模型，和硬⾼密度聚⼄烯（HDPE）弹丸的弹性模型；（2）层内损伤模型：⽤于预测复合材料层内损伤起始的Hashin损伤模型，和模拟复合材料层内损伤演化的损伤变量⽅法；（3）层间损伤模型：⽤于预测复合材料层间损伤起始的⼆次应⼒准则，和模拟复合材料层间损伤演化的双线性软化定律。
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变化 。
关键词 ：平纹织物 ；弹道冲击；能量吸收 ；纱线断裂 ；数值模拟 中图分类号 ： Ｔ Ｂ ３ ３ ２ ；Ｔ Ｓ １ ０ ６ ． ６ ９ 文献标识码 ：Ａ 的动态响应具有重要 的意 义。本文采用 数值模 拟方法 分析 了卵形头弹丸以不同入射 角度倾斜 冲击平纹织 物 的动 态响 应过程 ，考虑了织物纱线 与纱线 、弹丸与纱线 的摩擦效应 ， 研究了弹丸 冲击 作 用下 平 纹织 物 的动 态 响应 和 能 量 吸收
收特性 ，讨论 了边界约束条 件和弹 丸形状对 织物动 态响应
的影 响 。
软件建模 ，平纹织物和卵形弹均 采用 Ｓ ＯＬ Ｉ Ｄ １ ６ ４实体单元
进行 网格划分 ，其 中纱线 宽度方 向划分 ４个单 元 ，厚度 方 向划分 ２ 个单元 ，单胞长度方 向上划分 ８ 个单 元。
实 际情形下 ，弹丸 （ 或破 片）与 目标作 用 时，弹丸运 动方 向通常与 目标平 面有一个 夹角 ，即多数 情况下 弹丸并 非垂直作用于 目标 。所 以 ，研 究弹丸倾 斜 冲击作用 下织物
１ 有 限元模 型及 参 数
图１ 显示 了单层平纹 织物 和卵形 弹的模 型。平 纹织 物 尺寸为 ９ ８ ． １ ｍｍＸ ９ ８ ． １ ｍｍ，Ｘ轴和 Ｙ轴方 向分 别由 １ １ ９根 经纱和 １ １ ９ 根纬纱构成 ，织物平面为 Ｘ Ｏ Ｙ面 ，其法线方 向
防弹道冲击 中不会产生 “ 二次杀伤效应” 。 影 响织物及 其复 合材 料 的能量 吸 收性 能 的因素很 多， Ｃ ｈ ｅ ｅ ｓ ｅ ｍａ ｎ等［ １ ］ 分析了影 响织物及 其复合 材料 的 弹道冲击 性能 的主要 因素 ，包 括纱线材 料性 能、织物结 构、弹丸几 何外形 和速度 、织物边 界约束条 件 、织物层 数及 纱线摩擦 效应 等。Ｔａ ｂ ｉ ｅ ｉ 等Ｉ ２ ］ 回顾 了织物及 其复合 材料 防 弹道冲击 的研究进展 ，对织物弹道冲击的数值模拟和冲击实验测试 、
外形有关 ，在 四种 弹形 中 ，半球头 弹 的弹道极 限最大 。李 裕春等［ ６ 川］ 采用有限元方 法模拟 了弹 丸撞击 作用下 平纹织 物 的动态过程 ，分析 了织 物断裂前 的变形特 性 以及 能量 吸
图 １ 平纹 织 物 和 卵形 弹 模 型
参 考 平 纹 织 物 细 观 研 究 结 果 ，取 其 单 层 厚 度 为 ０ ． ２ ３ ｍｍ，经 、纬 纱 厚 度 均 为 ０ ． １ ｌ ５ ｍｍ，纱 线 宽 度 约 为 ０ ． ７ ３ ６ ｍ ｍ，纱线 单 胞 长度 为 １ ． ６ ３ ５ ｎ － ｍ ￣ 。采用 ＴＲ ＵＥ Ｇ ＲＩ Ｄ
丸动能转变的主要形式 。在给定的计算时间 内，对于 ０ 。 、１ ５ 。 、３ ０ 。 、４ ５ 。 、６ ０ 。 、７ ５ 。 以及 ８ ０ 。 的 ７种入射角条件 ，两者之 和 占
弹丸动 能损失量的 比例不小于 ７ ０ ． １ ％。模拟 结果还表 明，弹 丸入 射 角对 织物的 变形、纱线 断裂 以及 能量吸收特性 均有 影
芳纶织物 的能量吸收特性及机理 ，得到了织物的弹道极 限。
（ １ ）Ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｐ ｌ ａ ｉ ｎ － ｗｏ ｗａ ￣Ｍｉ ｏ ｓ （ ｂ ）Ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｌ ｉ ｌ ｅ － 州 ｓ ｙ ｓ ｔ ｗ
研究表 明，织物 的起皱 与贯 穿在很 大程度上 与弹 丸的几何
纱线 的力学 性能 及其 影响 因素 、影 响织 物抗 弹性 能 因素 、
与ｚ 轴重合 。卵形Байду номын сангаас弹体 为钢质实 心体 ，弹体最 大外径 为 ７ ． ８ ６ ｍｍ，弹体总长 度 ２ ６ ． ８ ｍｍ，质量 为 ７ ． ４ １ ｇ 。弹体轴 线
与 Ｚ轴夹角 由 Ｏ 。 变化 到 ８ Ｏ 。 ，选取 ０ 。 、１ ５ 。 、３ ０ 。 、４ ５ 。 、６ Ｏ 。 、
２ ０ １ ５ 年・ 第２ 期
技术与研究
材料科技与设备 （ 双月刊）
卵形 弹 冲 击作 用 下 平 纹 织物 的动 态 响应
李裕春 ，高振 儒 ，冯彬 ，武双章 ，沈蔚 ，刘强
（ 解放军理工大学野战工程学 院，江苏 南京 ２ １ ０ ０ ０ ７ ）
摘要 ：本文研究 了不 同入射角度下的卵形弹冲击平纹织物的动态特性 ，分析 了织物 的变形 、纱线断裂 以及 能量吸收 特 性 ，讨论 了弹丸不 同入射角度对织物动态响应的影 响。结果表 明：在弹丸贯 穿织物过程 中，纱线应变能和摩擦 耗散 能是 弹
特性 。
０ 引 言
９・ １ １以来 ，人 们 防范恐怖 爆 炸的 意识 日益增 强 ，国 内外开展了广泛的抗爆炸技 术研究 。为 降低爆炸 灾害造 成
的损失 ，可以从 目标抗 爆和防爆设 计 以及 对爆炸 源采取 适
当的处置方法出发 ，确 保被保护 对象在爆 炸发生 后能最 大
限度地承受爆 炸产 生的危 害。作 为纤维 复合增强 材料 的一 种 ，防弹织物具有优 良的物理 机械 性能 ，其 比强度 、比模 量高于金属材料 ，这类 材料具有 优 良的能量 吸收特性 ，在
７ ５ 。 以及 ８ Ｏ 。 等７ 种 工况 。卵形 弹冲击 平纹织 物 的轴 向速 度
为８ ５ ０ ｍ／ ｓ 。
纱线本 构 材 料模 型 及 材 料 失 效 模式 等 进 行 了分 析 总 结 。 Ｋ ａ ｒ ａ ｈ ａ ｎ等＿ ３ ］ 利用 实验 方 法研 究 了织 物 的 弹道 冲击 效 应 ， 分析 了织物能量 吸收机理 。Ｔ ａ ｎ等［ ］ 和Ｌ ｉ ｍ等［ ５ ］ 通 过织 物 的弹丸冲击实验 ，分析 了不 同头部 形状 的弹 丸对单 、双层