陶瓷/纤维防弹板在多发冲击下能量耗散和损伤评估

作     者：霍子怡 何成龙 贾松 杨可谞 毛翔 黄治镡 蒲彦蓉 

作者机构：中北大学机电工程学院 中北大学高端装备可靠性技术山西省重点实验室 

出 版 物：《兵工学报》 (Acta Armamentarii)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：082604[工学-军事化学与烟火技术] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

基　　金：山西省基础研究计划资助项目(20210302124197) 博士后科学基金项目(2021M702981) 

主　　题：陶瓷/纤维防弹板 弹着点 多发冲击 能量耗散 损伤评估 

摘      要：陶瓷/纤维防弹板广泛应用于单兵防护装备，研究其抗多发冲击性能对于减少士兵伤亡有重要意义。主要以Al2O3/超高分子量聚乙烯（Ultra-High Molecular Weight Polyethylene， UHMWPE）拼接防弹板为研究对象，针对弹着点不同位置开展了数值模拟，并与实验结果进行对比分析，验证数值模拟结果的可靠性。基于陶瓷和纤维破坏结果得出防弹板吸能与损伤特征的关系，有效计算下一次冲击的穿透概率。研究结果表明：第1发弹着点分别位于陶瓷片中心、两片接缝、四角拼接时，防弹板的破坏模式大致相同，接缝处陶瓷层抗冲击性能降低；第1发弹着点位于陶瓷片中心时，第2发子弹在两片接缝处穿透防弹板；随着两发弹着点距离越近陶瓷层吸收的能量越少，纤维层吸收能量越多；两发弹着点位于平行相隔和对角相隔时，中间陶瓷片未产生宏观破坏；当第1发弹着点位于陶瓷片中心时，第2次冲击的穿透概率为1.04%；当前第1发弹着点位于陶瓷片中心时，第2次冲击分别位于水平相邻中心、四角拼接、对角相邻中心时，第3次冲击防弹板穿透概率分别为5.45%、7.35%、5.05%；新模型为快速评估受损装备的抗多发侵彻能提供了方法。