陶瓷/纤维层间混杂复合材料设计制作及抗弹体冲击性能测试

作     者：王晓宏 张丰发 刘长喜 王云龙 毕凤阳 张东兴 WANG Xiaohong;ZHANG Fengfa;LIU Changxi;WANG Yunlong;BI Fengyang;ZHANG Dongxing

作者机构：黑龙江工程学院机电工程学院哈尔滨150030 特种纤维复合材料国家重点实验室北京102101 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150008 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2021年第38卷第8期

页      面：2684-2693页

核心收录：

学科分类：0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：黑龙江省自然基金项目(LH2019E080) 黑龙江工程学院创新团队项目(2018CX10) 黑龙江工程学院省领军人才梯队培育计划项目(军用动力系统关键技术2020LJ02) 

主　　题：层间混杂复合材料 凯芙拉纤维 玻璃纤维 冲击 数值模拟 

摘      要：掩体作为战场中指挥、防御、观察、射击的综合性军事工事,其观察口为薄弱点,防护能力的大小关系着其内部人员是否安全。本文以防护轻武器为设计目标,设计、制作一种纤维/陶瓷层间混杂复合材料,并对其防弹能力进行测试。首先,基于显式有限元软件ABAQUS/Explicit,建立弹体冲击纤维/陶瓷层间混杂复合材料防护甲板的数值模型,研究混杂纤维与同种纤维、混杂纤维的不同比例及纤维的铺设角度对复合材料防护甲板抗冲击性能的影响。结果表明:两种纤维混杂且混杂比例为0.3~0.7、纤维铺设角度为:0°/30°/60°/90°/-60°/-30°/0°时防护效果最好。其次,根据模拟结果,利用缠绕成型和手糊工艺相结合的方式将高强玻璃纤维S-2/TDE-85环氧树脂复合材料层合板、SiC陶瓷及凯芙拉49纤维/TDE-85环氧树脂复合材料层合板依次堆叠,制作纤维/陶瓷层间混杂复合材料防护甲板试件。最后,利用改进的霍普金森压杆装置进行防护甲板的弹体冲击试验。结果表明:设计的防护甲板能够抵挡住平均速度为500 m/s子弹的贯穿,与理论计算的结果相符合。