一、UHMWPE纤维/LDPE复合材料防弹性能及机理研究（论文文献综述）
莫根林,刘静,金永喜,闫文敏[1]（2021）在《超高分子量聚乙烯纤维防护机理研究综述》文中进行了进一步梳理超高分子量聚乙烯纤维具有密度低、力学性能高的优点,在防弹衣领域获得了广泛应用。本文综述了人们就该纤维、该纤维的单向布以及其复合材料靶板的力学性能开展的大量实验研究、理论研究和数值模拟研究,从不同角度揭示了该纤维的力学特性;在超高分子量聚乙烯纤维及复合材料靶板的本构模型和破坏准则方面,尚需考虑材料的应变率效应和复杂应力状态的影响,才能进一步揭示该纤维的防护机理,指导超高分子量聚乙烯防护靶板的优化设计。
李深[2]（2021）在《陶瓷/UHMWPE纤维复合材料的设计制备及弹道侵彻性能研究》文中提出21世纪,在和平发展的时代背景下,局部地区武装冲突和恐怖袭击仍时有发生。防弹插板作为一种单兵常用防护装备,因可有效保护身体重要部位,降低外界杀伤元对人体造成的贯穿性和致命性伤害,受到各国军事机构的重视。为适应现代高技术军事防护需求,国内外学者进行了大量研究,力求突破防弹板材质单一、质量较大和机动性差的问题限制。目前,以陶瓷为面板,高性能纤维层合材料或金属材料为背板所制备而成的复合体具备优异的防护性能,但未能实现“防护性-轻量化-柔曲性”一体化优势。因此,在保证弹道防护有效性的前提下,优化原料选择及结构设计,减轻防弹装甲的重量,增加单兵作战机动性能,是亟待解决的难题。本课题依托国家重点研发计划项目,借鉴模块式复合装甲的设计思路,设计制备以陶瓷单元拼接结构为面板和以UHMWPE纤维复合材料为背板的新型防弹复合材料,在实现材料可弯曲性能的基础上,借助Micro-CT扫描、ABAQUS/Explicit有限元分析等多种方法探究其在抵御7.62mm穿甲燃烧弹侵彻的力学行为,为防弹领域的材料结构优化、损伤评估以及抗冲击性能规律探索提供重要的理论依据和实验支撑。主要研究内容如下:（1）原料选择与结构设计。依据材料属性,选用B4C或Si C作为陶瓷层原料,通过ABAQUS有限元分析软件,探究不同陶瓷单元结构对其防护性能影响规律,获得面板层柱状单元优选结构。通过拉伸、弯曲、低冲等试验方式,确定陶瓷层树脂基体类型及UHMWPE背板纤维排列方式,最终形成陶瓷面板与UHMWPE背板复合的防弹材料复合形式。（2）防弹复合材料的制备。利用浇筑成型法和模压成型法将高性能结构陶瓷材料与柔性树脂基体复合制备半硬质陶瓷面板,选用UHMWPE纤维通过0°/90°排列制备UD背板,使用特殊粘接技术及成型工艺复合制备陶瓷/UHMWPE纤维防弹复合材料。（3）弹道性能测试及损伤表征。依据GJB 4300A-2012（III级）对制备的防弹复合材料进行打靶测试。通过扫描电子显微镜（SEM）及Micro-CT断层扫描方式对弹道侵彻后复合材料进行损伤分析,揭示复合板抵御子弹冲击时的能量耗散机制。结果表明,子弹侵彻复合板的损伤演变过程,主要分为陶瓷层“脆性碎裂”响应阶段及背板“冲塞-压缩”响应阶段,面板层陶瓷颗粒间基体种类及可变形能力对复合板防护性能影响不大,陶瓷种类和侵彻点位置对复合材料抗侵彻能力影响较大。其中,使用B4C陶瓷材料制备的A-B复合板面密度相较于Si C陶瓷材料制备的A-S复合板减重10.4%,可实现面密度≤40kg/m2的轻质防护。（4）弹道侵彻有限元分析。利用ABAQUS/Explicit有限元分析工具,建立B4C/UHMWPE纤维复合板有限元模型,模拟复合板抗7.62mm的穿甲燃烧弹的侵彻过程,分析其损伤演化以及能量耗散过程,并与实际打靶试验结果对比验证模型的准确性。计算结果表明,基于ABAQUS/Explicit有限元分析工具建立的侵彻模型为有效模型,有助于预测不同工况下防弹材料的失效过程。
李聃阳[3]（2021）在《剪切增稠液性能优化及其Kevlar复合织物防刺性能与机理研究》文中研究表明近年来,全球范围内地区冲突、暴乱事件频频发生,在许多枪支限制的国家和地区,尖锐武器对个体伤害概率较高。传统的防刺材料多采用高性能纤维织物叠加的方式达到防刺目的,其厚重的形式严重影响穿戴者的舒适性与灵活性,而且防刺性能提升有限、成本较高,无法满足从业人员的作业需求;国内外对防刺材料的研究虽已取得阶段性成果,但仍缺乏足够的理论指导。针对目前存在的问题,本文首先建立了芳纶（Kevlar）机织物准静态及动态防刺过程数值模型,在织物防刺机理分析的基础上,引入智能响应型材料剪切增稠液（STF）并研制了STF/Kevlar复合织物。以STF流变特性为切入点,复合织物防刺性能为主线,通过实验研究与有限元仿真的方法,分析织物的失效模式与能量吸收分布,揭示了剪切增稠效应与复合织物防刺性能提高的内在关系。本文主要研究内容如下:论文首先结合Kevlar织物防刺特征曲线与变形规律,利用牛顿定律、能量和动量守恒定理建立与织物及刀具结构参数相关的准静态和动态防刺模型,通过MATLAB软件编程对模型进行计算,得到了织物防刺过程的“力-位移”及“力-时间”曲线,实现了对Kevlar织物防刺全过程的预测并分析总结了影响织物防刺性能的主要因素;在上述研究基础上引入STF提高织物防刺性能,通过分散相质量分数、粒径、分散介质化学结构和温度等因素调控STF的流变性,研制出剪切增稠效应显着、性质稳定、性能可控的STF体系,采用添加氧等离子体处理碳纳米管（MWNT）的方法进一步提高STF体系的流变性,并基于“粒子簇”理论以及体系中分散相颗粒的受力分析,探究MWNT对STF体系的增强机理;再利用响应面法,研究织物中MWNT/STF吸附量对复合织物准静态防刺性能与增重率的影响,优化了复合织物的制备工艺,并结合准静态、动态防刺测试、纱线间摩擦作用、织物失效图等结果定性分析了剪切增稠特性对织物防刺性能提升的作用机制;最后用ABAQUS软件建立了MWNT/STF/Kevlar（MSK）复合织物的细观模型,结合用户子程序VUSDFLD用FORTRAN语言定义MWNT/STF的材料属性,模拟再现MSK复合织物准静态与动态穿刺过程中各阶段的局部破坏变形及应力分布云图,结合MSK复合织物在粘度作用、摩擦作用、应变能、动能等方面能量吸收的分布情况,充分揭示了不同速率刀刺作用下MWNT/STF的作用机制以及与织物间的作用规律。
杨莹雪[4]（2021）在《多层三维织物及其增强复合材料防弹性能的研究》文中认为对位芳纶等高性能纤维通常以机织或无纺布的形式应用于柔性防弹织物及其增强复合材料中,以制备轻量化、高性能的弹道防护装备。本文基于对位芳纶纤维设计了3层平纹（3-plain）和5层平纹（5-plain）叠层织物、5层纬纱贯穿角联锁（5-TTAI）、5层纬纱间层角联锁（5-AI）,以及分别加入2层和4层衬垫经纱的间层角联锁（5-w2-AI、5-w4-AI）结构织物,通过数值模拟的方法对比了这6种织物的弹道性能与失效模式的差异,以探究不同厚向接结结构对织物弹道性能的影响。并在此基础上选取平纹（P）、5-AI（A）和含衬垫的5层纬纱贯穿角联锁（T）织物作为复合材料增强体,设计制备不同铺层顺序和混杂比例的结构混杂复合材料,比较不同混杂方式的多层芳纶织物增强复合材料弹道性能的差异,探索铺层优化方案。主要的研究工作及结果如下:1.对比叠层平纹织物和3D织物发现,叠层平纹织物的经纬向应力分布均衡,但冲击应力主要集中在着弹点附近,容易导致主纱的过早断裂,且存在较为明显的分层破坏现象;而3D织物的面密度吸能比（SEA）均高于叠层平纹织物,最多约高出91.6%,还能有效抑制分层,其面内应力响应范围更大,但其经向和纬向面内应力分布不均匀。通过对比Z纱接结深度不同的5-AI和5-TTAI织物发现,5-TTAI的SEA比5-AI小10.4%,且由于5-TTAI中Z纱的屈曲程度较大,容易导致应力集中而更早失效,但接结深度大的Z纱可以使底层纱线更早参与吸能。另外,通过对5-AI、5-w2-AI与5-w4-AI织物的比较发现,织物的SEA随衬经含量的增加呈先增大后减小的趋势,其中5-w2-AI织物的SEA最高,说明适当增加衬垫经纱能提高3D织物的吸能能力,过多的衬经反而会限制纱线的相对滑移,导致着弹点附近的应力集中而使靠近迎弹面的纱线更早断裂,衬垫经纱还可改善3D织物经纬向面内应力分布不匀的现象,但对后层纱线的响应时间有一定的影响。2.用A和T两种3D织物分别与P进行结构混杂设计,通过弹道实验计算出混杂靶板的单位纤维含量弹道极限值（Vf50）。比较发现,将P置于背弹面,T置于迎弹面,且二者混杂比为1:3时,混杂靶板的Vf50值最高可达到617 m/s,比叠层平纹层合板的Vf50值高16.4%,可视为最优混杂方案。并且,从混杂靶板的破坏形貌中可以看出,3D织物主要以拉伸破坏为主,能更有效地利用纤维的拉伸断裂吸能优势,适合置于混杂靶板的迎弹面。
滕凌虹[5]（2021）在《陶瓷/纤维复合装甲抗侵彻性能研究及仿真模拟》文中指出随着武器工业不断发展,对军用防护材料的性能要求也越来越高,更安全、轻质、舒适的防弹材料成为现阶段研究主流。陶瓷-纤维复合装甲板与传统防护结构相比,具有吸能效果好、面密度低、防护效果佳等优点。为研发出更高效、轻质的防弹装甲板,本文以直径12.7 mm的穿甲弹为冲击体,从仿真模拟和弹道实验两个方面对装甲板结构进行了设计和研究。首先,设计了不同材料和结构的陶瓷面板和纤维背板并利用ABAQUS仿真软件对所设计的装甲板进行冲击模拟,然后在模拟的基础上制备了陶瓷-纤维复合装甲板并进行弹道实验以验证模拟结果的准确性,最后通过调整装甲板各组分厚度设计出面密度最低的防弹装甲板,研究结果显示:当纤维铺层方式相同时,CF层合板在380 m/s的较低冲击速度和780 m/s的较高冲击速度下的抗冲击效果优于UHMWPE层合板,而UHMWPE层合板在580 m/s的中等冲击速度下的抗侵彻效果优于CF层合板。纤维层合板的铺层角度对防弹效果也有较大影响,角度铺层层合板的抗侵彻效果要好于正交铺层层合板,当CF层合板纤维铺层方向为[45/-45]4,UHMWPE层合板纤维铺设方向为[0/30/60/90]2时,层合板的防弹效果最佳。纤维层间混杂可明显提高层合板的抗冲击性能,其中以UHMWPE纤维板为冲击面且与碳纤维以1:1的比例交替铺层时,制得的层合板防弹效果最佳。陶瓷的力学参数和结构对装甲板的防弹性能影响很大,相较碳化硅和氧化铝陶瓷,碳化硼陶瓷的防弹效果最佳。拼接陶瓷可降低陶瓷受冲击后的损坏面积,由边长为8 cm的正四边形陶瓷块拼接制得的陶瓷装甲板综合性能最佳;制备了不同结构的陶瓷-纤维复合装甲板并进行了弹道冲击实验,验证了仿真模型的准确性。对陶瓷-纤维复合装甲板进行结构优化后,提出了装甲板在受780 m/s冲击时的最佳厚度组成,即陶瓷面板为16 mm、纤维背板为10 mm时,装甲板在抵御弹丸冲击的同时还具有最小的面密度,可为工程实际提供参考。
肖文莹,郭万涛,李想[6]（2019）在《超高分子量聚乙烯纤维增强防弹复合材料研究进展》文中提出介绍了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维的特点、种类及编织结构,分析了UHMWPE纤维复合材料的防弹机理,总结了UHMWPE纤维的编织结构、树脂基体性能、界面性能等因素对防弹性能的影响,归纳了UHMWPE纤维防弹复合材料的优缺点,并对UHMWPE纤维复合材料的发展进行了展望。
舒在勤[7]（2019）在《复合装甲PE背板的抗侵彻行为及性能研究》文中研究表明目前复合装甲的研究与设计大多处于经验式的、宏观的、粗糙的阶段,距离复合装甲的精确有效设计还有着很大的差距。传统的复合装甲设计方法主要包括实验方法和数值分析方法,实验方法费时费力,并且需要大量的经费支持;而以往的数值分析方法因为对材料的动态本构方程的不够了解而十分不准确。对此本文希望通过研究材料的损伤特征与其吸收能量之间的关系,以材料的损伤特征作为判据,建立一套新的复合装甲的研究方法,指导复合装甲的精确设计。本文首先研究了陶瓷-PE复合装甲的抗弹性能和复合装甲的损伤特征,研究表明复合装甲的损伤耗能可以分为弹靶之间的相互作用和装甲板受损时的结构改变两部分,而最为明显的损伤特征为PE背板的变形;大量的实验结果表明复合装甲板的损伤特征与复合装甲板吸收的子弹动能之间有很大的联系,而这种损伤与能耗之间的联系,则为复合装甲的有效设计提供了可能性。对此本文继续研究了陶瓷-PE复合装甲中PE背板的抗侵彻行为及性能,以PE层合薄板作为研究对象,以实验测试的方法研究了PE层合板的抗侵彻性能和破坏机理。首先用小钢球对1 mm PE薄板进行侵彻试验,侵彻速度为50 m/s800 m/s,研究在不同速度下PE板的响应形式;之后用小钢球分别对1 mm、3mm和5 mm的PE板进行侵彻试验,来研究PE板厚度对PE板抗侵彻性能的影响;然后采取3种不同形状的弹头（平头、半圆头和尖头）对PE板进行侵彻试验,研究不同形状的子弹对PE板侵彻性能的影响。在侵彻试验过程中使用高速摄影机来观察弹丸侵彻过程中的PE板的响应状态,在侵彻试验之后,采用超声C扫描对样品进行内部损伤检测,借用扫描电镜来观察PE试样的损伤形式,分析PE板在受到冲击载荷时的吸能性能、损伤形式和损伤机理,并测试了不同拉伸速度下PE纤维拉伸强度来验证之前的研究结果。试验结果表明:1、随着速度的增加,PE板所吸收的子弹的动能呈现出先增加,然后保持稳定,随后降低的趋势,吸收的最大动能为32.2 J。PE的击穿速度为280 m/s左右,当速度达到300 m/s左右时,PE板所吸收的能量出现较大的波动;当冲击速度在350 m/s500 m/s之间时,PE板所吸收的能量较为稳定,达到了26 J左右;随着侵彻速度继续增加,PE板所吸收的能量则出现了下降的趋势,并建立了损伤程度与吸收能量之间的关系。2、PE纤维有着明显的应变率效应。在100 mm/min到1000 mm/min的拉伸速度范围内,纤维的性能会逐渐降低;并且随着拉伸速度的增加,即应变率的增加,PE纤维有着从韧性向刚性的转变的趋势。3、在厚度效应试验中,随着PE板的厚度的增加,PE板所吸收的能量呈现一种指数增长的趋势。PE板厚度的增加对PE板的抗侵彻性能有着很大的提升。4、在不同的弹体冲击下,锥头弹体冲击时PE板的弹道极限最小,平头弹的弹道极限最高,在速度较低时,锥头弹体对PE板所造成的破坏最大,速度增加到三种弹体都能击穿板材时,平头弹体对PE板所造成的破坏程度最大,并且平头弹侵彻时PE板所吸收的能量最大。
汪亮,董晶[8]（2018）在《超高分子质量聚乙烯纤维的研究现状与展望》文中研究表明介绍了超高分子质量聚乙烯纤维（UHMWPE）的国内外研究现状、应用领域,并展望了UHMWPE的应用及研究前景,提出了进一步的开发及应用建议。
周庆,何业茂,刘婷[9]（2019）在《层间混杂复合材料装甲板防弹性能及其防弹机制》文中认为为研究层间混杂复合材料装甲板的防弹性能及其防弹机制,采用钢芯弹侵彻层间混杂复合材料装甲板。以超高分子量聚乙烯（Ultra high molecular weight polyethylene,UHMWPE）纤维、对位芳香族聚酰胺纤维作增强纤维,水性聚氨酯（Waterborne Polyurethane,WPU）树脂和环氧树脂（Epoxy resin,EP）作基体,采用热压工艺制备单向（Unidirectional,UD）结构的层间混杂复合材料装甲板。研究混杂比例、防弹面和树脂基体对混杂复合材料装甲板防弹性能的影响以及弹击后混杂复合材料装甲板的破坏形貌,分析混杂复合材料装甲板的防弹机制,并对复合材料装甲板的破坏机制进行了分析。结果表明:混杂复合材料装甲板的防弹性能优于其任一单一纤维复合材料装甲板;WPU的防弹性能要优于环氧树脂;以UHMWPE纤维复合材料充当防弹面时,混杂复合材料装甲板具有更好的防弹性能;纤维拉伸变形和装甲板分层是纤维复合材料装甲板主要的吸能方式。
张友敏[10]（2018）在《SiC陶瓷/UHMWPE复合装甲弹道性能研究》文中指出伴随着现代防护能力的需要,防弹性能更加优异的材料将逐渐的被选择和研究。碳化硅Silicon Carbide（SiC）陶瓷由于其硬度很大而在防弹领域被大量的使用,超高分子量聚乙烯Ultra-High Molecular Weight Polyethylene（UHMWPE）层合板因具有很大的韧性也被广泛研究,但把这种硬/软相结合而构成的复合装甲的弹道性能却极少被人提及。陶瓷的不同几何形状对陶瓷复合装甲的弹道性能有着显着的影响,并且不同面板对陶瓷复合装甲的弹道性能的影响也未被探讨过。本文主要研究了不同几何形状陶瓷对陶瓷复合装甲的弹道性能的影响,不同面板对陶瓷复合装甲的弹道性能的影响将在本文中被系统的讨论,以及它们的防弹过程也将被详细的研究。首先,本文介绍了两种主要的防弹材料,分别为高硬度SiC陶瓷以及柔性材料UHMWPE,也介绍了SiC陶瓷的烧结工艺,本文选用SiC陶瓷为无压烧结而成;本文中UHMWPE层合板是由无纬布热压而成,根据UHMWPE所需的厚度来铺设无纬布的层数。同时本文也详细的介绍了陶瓷复合装甲板的制作过程和所需的实验装置。其次,为了研究不同几何形状拼接陶瓷粘接超高分子量聚乙烯层合板而构成的陶瓷复合装甲的弹道性能,本文制作了四种不同结构的装甲,分别为单独复合材料层合板、圆柱形陶瓷复合装甲、六边形陶瓷复合装甲和正方形陶瓷复合装甲,并且圆柱形陶瓷复合装甲的前板被分为三个冲击区域。通过实验得出各种装甲板对子弹的防护作用,以及被子弹高速冲击后的装甲板的破坏模式。在理论基础上,也揭示了陶瓷复合装甲的弹道机理,得出了子弹侵彻陶瓷复合装甲的具体过程。实验结果表明单独复合层合板几乎对穿甲子弹没有抵抗作用,而对于圆柱形陶瓷复合装甲,子弹击中在单颗圆柱形陶瓷时,此时的装甲对子弹的抵抗能力最大;六边形陶瓷复合装甲板对子弹的抵抗作用强于圆柱形陶瓷复合装甲,拼接正方形陶瓷复合装甲抵抗子弹的效果最好,子弹不能穿透这种陶瓷复合装甲。然后,本文研究了具有不同面板陶瓷复合装甲的弹道特性,分别制作了钛合金/陶瓷/UHMWPE、铝合金/陶瓷/UHMWPE、复合材料层合板/陶瓷/UHMWPE以及机织布/陶瓷/UHMWPE四种装甲,具有不同面板的陶瓷复合装甲的弹道性能及这些装甲板各层在子弹的高速冲击下的破坏模式将被研究,同时也揭示了具有面板的陶瓷复合装甲这种结构组合的弹道机理。实验结果表明具有钛合金面板的陶瓷复合装甲的抗弹性能最好,不适合用UHMWPE层合板作为陶瓷复合装甲的面板。最后,文章本文利用AUTODYN有限元软件分别对正方形陶瓷复合装甲板和钛合金/陶瓷/UHMWPE装甲板进行数值模拟,并将数值模拟结果与实验结果进行对比,验证了本文数值模拟建立的可靠性以及材料参数选择的正确性。
二、UHMWPE纤维/LDPE复合材料防弹性能及机理研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、UHMWPE纤维/LDPE复合材料防弹性能及机理研究（论文提纲范文）
（1）超高分子量聚乙烯纤维防护机理研究综述（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 UHMWPE纤维的力学性能 |
| 3 UHMWPE单向布的力学性能 |
| 4 UHMWPE单向布复合靶板的力学性能 |
| 4.1 实验研究 |
| 4.2 理论研究 |
| 4.3 数值模拟研究 |
| 5 结论 |
（2）陶瓷/UHMWPE纤维复合材料的设计制备及弹道侵彻性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 防弹材料概述 |
| 1.2.1 陶瓷防弹材料 |
| 1.2.2 UHMWPE纤维防弹材料 |
| 1.2.3 陶瓷/UHMWPE纤维防弹复合材料 |
| 1.3 防弹材料防护机理研究 |
| 1.3.1 防弹性能评价指标 |
| 1.3.2 弹道防护机理研究 |
| 1.3.3 弹道侵彻数值模拟研究 |
| 1.4 课题主要研究内容及创新点 |
| 1.4.1 本课题的研究内容 |
| 1.4.2 本课题的创新点 |
| 第二章 陶瓷/UHMWPE纤维复合材料的设计与制备 |
| 2.1 陶瓷/UHMWPE纤维复合材料及结构设计 |
| 2.1.1 陶瓷单元结构设计及有限元分析 |
| 2.1.2 陶瓷材料的选择及表面处理 |
| 2.1.3 UHMWPE背板结构设计 |
| 2.1.4 陶瓷层树脂基体材料的选择 |
| 2.2 陶瓷/UHMWPE纤维复合材料的制备 |
| 2.2.1 陶瓷层的制备工艺 |
| 2.2.2 UHMWPE纤维背板的制备工艺 |
| 2.2.3 陶瓷/UHMWPE纤维复合材料的成型工艺 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 陶瓷/UHMWPE纤维复合材料的弹道侵彻实验与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 柔曲性能评价 |
| 3.2.1 实验方案 |
| 3.2.2 实验装置及方法 |
| 3.2.3 弯曲实验结果与分析 |
| 3.3 弹道侵彻性能研究 |
| 3.3.1 实验方案 |
| 3.3.2 实验装置及方法 |
| 3.3.3 弹道侵彻实验结果与分析 |
| 3.4 陶瓷/UHMWPE纤维复合材料损伤表征及机理分析 |
| 3.4.1 基于Micro-CT表征分析原理及实验方案 |
| 3.4.2 不同二维截面形貌表征及损伤分析 |
| 3.4.3 弹孔截面形貌表征及损伤分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 陶瓷/UHMWPE纤维复合材料的弹道侵彻模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料模型的选取 |
| 4.2.1 陶瓷模型选取及参数 |
| 4.2.2 子弹模型选取及参数 |
| 4.2.3 纤维模型选取及参数 |
| 4.3 几何模型及前处理 |
| 4.3.1 几何模型构建 |
| 4.3.2 模型前处理 |
| 4.4 数值模拟结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（3）剪切增稠液性能优化及其Kevlar复合织物防刺性能与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 柔性防刺材料概述 |
| 1.2.1 柔性防刺用纤维集合体 |
| 1.2.2 织物防刺测试及评估方法 |
| 1.2.3 织物防刺机理研究现状 |
| 1.3 剪切增稠液及其复合织物介绍 |
| 1.3.1 剪切增稠液 |
| 1.3.2 剪切增稠机理 |
| 1.3.3 剪切增稠液流变性能的表征 |
| 1.3.4 剪切增稠液流变性能影响因素 |
| 1.3.5 剪切增稠液复合织物在人体防护领域的研究现状 |
| 1.4 现有研究存在的问题和不足 |
| 1.5 课题的研究目标及主要内容 |
| 1.5.1 研究目标与主要内容 |
| 1.5.2 论文结构 |
| 第二章 Kevlar机织物防刺模型建立及机理分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 测试及表征 |
| 2.3 Kevlar机织物准静态防刺性能理论模型建立与分析 |
| 2.3.1 Kevlar织物准静态防刺测试 |
| 2.3.2 Kevlar织物准静态防刺过程模型的建立 |
| 2.3.3 准静态防刺模型理论计算与实验值对比分析 |
| 2.4 Kevlar机织物动态防刺性能理论模型建立与分析 |
| 2.4.1 Kevlar织物动态防刺性能测试 |
| 2.4.2 Kevlar织物动态防刺过程模型的建立 |
| 2.4.3 动态防刺模型理论计算与实验值对比分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 剪切增稠液的制备及流变性能优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验原料 |
| 3.2.2 实验仪器 |
| 3.2.3 STF流体的制备 |
| 3.2.4 MWNT/STF流体的制备 |
| 3.2.5 测试及表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 SiO_2质量分数对STF流变性能的影响 |
| 3.3.2 SiO_2粒径对STF流变性能的影响 |
| 3.3.3 分散介质对STF流变性能的影响 |
| 3.3.4 温度对STF流变性能的影响 |
| 3.3.5 MWNT对 STF流变性的影响 |
| 3.3.6 MWNT/STF体系剪切增稠机理分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 剪切增稠液/Kevlar复合织物的制备与防刺性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验原料 |
| 4.2.2 实验仪器 |
| 4.2.3 剪切增稠液/Kevlar复合织物制备 |
| 4.2.4 测试及表征 |
| 4.3 MSK复合织物工艺参数优化 |
| 4.3.1 单因素实验测试结果与分析 |
| 4.3.2 响应曲面法对MSK复合织物制备工艺的优化结果 |
| 4.4 MSK复合织物防刺性能分析 |
| 4.4.1 MSK复合织物形貌分析 |
| 4.4.2 MSK复合织物纱线抽拔力测试 |
| 4.4.3 MSK复合织物准静态防刺性能 |
| 4.4.4 MSK复合织物动态防刺性能 |
| 4.4.5 叠层数与防刺性能的关系 |
| 4.4.6 MSK复合织物刚柔性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 剪切增稠液/Kevlar复合织物防刺性能有限元分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 织物刀刺过程有限元模拟与分析 |
| 5.2.1 模型建立 |
| 5.2.2 准静态刀刺模型有限元分析结果 |
| 5.2.3 动态刀刺模型有限元分析结果 |
| 5.3 剪切增稠液有限元模拟与分析 |
| 5.3.1 粘度表征及流体类型 |
| 5.3.2 剪切增稠液材料模型 |
| 5.3.3 剪切增稠液材料属性定义 |
| 5.3.4 剪切增稠液有限元模型 |
| 5.3.5 剪切增稠液模拟结果分析 |
| 5.4 剪切增稠液/Kevlar复合织物有限元模拟与分析 |
| 5.4.1 有限元模型建立 |
| 5.4.2 准静态刀刺模型有限元分析结果 |
| 5.4.3 动态刀刺模型有限元模拟分析结果 |
| 5.4.4 剪切增稠液增强织物防刺性能机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
| 致谢 |
（4）多层三维织物及其增强复合材料防弹性能的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 第1章 文献综述 |
| 1.1 弹道冲击概述 |
| 1.1.1 弹道冲击失效机理 |
| 1.1.2 弹道冲击机理的研究方法 |
| 1.1.3 弹道防护性能的评价标准与指标 |
| 1.2 柔性防弹织物 |
| 1.2.1 高性能纤维材料 |
| 1.2.2 织物组织结构 |
| 1.3 硬质防弹复合材料 |
| 1.3.1 树脂基体材料 |
| 1.3.2 层间混杂复合材料 |
| 1.3.3 复合材料成型工艺 |
| 1.4 课题研究内容及意义 |
| 第2章 厚向接结方式对芳纶织物弹道性能的影响 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 织物结构设计 |
| 2.2.2 建立子弹-织物模型 |
| 2.2.3 模型验证 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 弹丸速度变化 |
| 2.3.2 织物的能量吸收 |
| 2.3.3 织物维度差异对弹道性能的影响 |
| 2.3.4 Z纱接结深度对弹道性能的影响 |
| 2.3.5 衬垫经纱层数对弹道性能的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 多层芳纶织物增强复合材料的结构混杂设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 混杂织物结构设计 |
| 3.2.2 混杂复合材料的设计与制备 |
| 3.2.3 弹道实验 |
| 3.2.4 V50 的评定方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 织物结构对混杂靶板弹道性能的影响 |
| 3.3.2 铺层顺序对混杂靶板弹道性能的影响 |
| 3.3.3 结构混杂复合材料的破坏形式 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录1 复合材料的层间混杂方案及弹道极限值 |
| 附录2 弹道实验结果 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及专利 |
| 致谢 |
（5）陶瓷/纤维复合装甲抗侵彻性能研究及仿真模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高性能陶瓷在防弹复合材料中的应用 |
| 1.2.1 陶瓷材料的防弹机理 |
| 1.2.2 影响陶瓷防弹性能的因素 |
| 1.3 高性能纤维复合材料在防弹复合材料中的应用 |
| 1.3.1 弹体与纤维复合材料作用机理 |
| 1.3.2 芳香族聚酰胺纤维(芳纶)在防弹复合材料中的应用 |
| 1.3.3 UHMWPE纤维在防弹复合材料中的应用 |
| 1.3.4 碳纤维在防弹复合材料中的应用 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.4.1 实验研究 |
| 1.4.2 理论模型分析 |
| 1.4.3 数值模拟 |
| 1.5 本文主要研究工作 |
| 第二章 仿真模型的建立及材料模型的选择 |
| 2.1 ABAQUS基本介绍及应用 |
| 2.1.1 ABAQUS介绍 |
| 2.1.2 ABAQUS在模拟冲击领域的应用 |
| 2.2 材料模型的选择 |
| 2.2.1 金属材料本构模型及参数的选取 |
| 2.2.2 陶瓷材料本构模型 |
| 2.2.3 纤维复合材料本构模型 |
| 2.2.4 粘结层模型 |
| 2.3 冲击模型的建立 |
| 2.3.1 部件、属性及装配 |
| 2.3.2 相互作用 |
| 2.3.3 分析步及边界条件 |
| 2.3.4 网格划分 |
| 2.4 弹道实验材料及实验方法 |
| 2.4.1 主要材料选取 |
| 2.4.2 陶瓷-纤维复合装甲板的制备 |
| 2.4.3 装甲板弹道性能测试 |
| 第三章 CF/UHMWPE纤维增强复合材料冲击模拟 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.3 弹体速度对复合材料抗冲击性能的影响 |
| 3.4 铺层角度对复合材料抗冲击性能的影响 |
| 3.4.1 铺层角度对CF层合板抗冲击性能的影响 |
| 3.4.2 铺层角度对UHMWPE层合板抗冲击性能的影响 |
| 3.5 纤维层间混杂对复合材料防弹性能的影响 |
| 3.5.1 冲击面材料的选择 |
| 3.5.2 纤维混杂比例对复合材料防弹性能的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 陶瓷-纤维复合装甲板冲击模拟 |
| 4.1 陶瓷种类对装甲板防弹效果的影响 |
| 4.2 拼接方式对装甲板防弹性能的影响 |
| 4.2.1 冲击点为A时 |
| 4.2.2 冲击点为B时 |
| 4.2.3 冲击点为C时 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 陶瓷/纤维复合装甲结构优化 |
| 5.1 陶瓷厚度对装甲板防弹效果的影响 |
| 5.2 纤维背板厚度对装甲板防弹效果的影响 |
| 5.2.1 陶瓷板厚度为14 mm时 |
| 5.2.2 陶瓷板厚度为16 mm时 |
| 5.3 数值模拟有效性验证 |
| 5.3.1 子弹动能损失及剩余速度对比 |
| 5.3.2 装甲板破坏及变形对比 |
| 5.4 靶板结构优化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
（6）超高分子量聚乙烯纤维增强防弹复合材料研究进展（论文提纲范文）
| 1 超高分子量聚乙烯纤维的特点和种类 |
| 2 UHMWPE纤维复合材料的破坏方式与防弹机理 |
| 3 UHMWPE纤维编织结构对防弹性能的影响 |
| 4 界面对复合材料防弹性能的影响 |
| 5 基体对防弹性能的影响 |
| 6 结语 |
（7）复合装甲PE背板的抗侵彻行为及性能研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 轻质防弹装甲的发展概况 |
| 1.2 高性能纤维/超高分子量聚乙烯纤维的研究与应用 |
| 1.3 防弹装甲的研究现状 |
| 1.4 PE材料抗弹道冲击研究现状 |
| 1.5 本研究的目的及意义 |
| 1.6 本研究的重点以及主要研究内容 |
| 第2章 实验材料、设备与方法步骤 |
| 2.1 实验材料与实验设备 |
| 2.1.1 实验材料 |
| 2.1.2 实验设备 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 样品制备 |
| 2.2.2 高速侵彻实验 |
| 2.2.3 结构表征和性能测试 |
| 第3章 陶瓷-PE复合装甲的侵彻试验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验设计 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 复合装甲的抗侵彻行为分析 |
| 3.3.2 复合装甲PE背板的损伤分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 PE板的抗侵彻行为及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验结果 |
| 4.2.1 PE板变形特征与能耗分析 |
| 4.2.2 PE板侵彻过程高速录像分析 |
| 4.2.3 PE板的内部损伤分析 |
| 4.3 PE损伤模型 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 PE纤维的力学性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 纤维拉伸试验结果 |
| 5.2.1 PE纤维的拉伸试验 |
| 5.2.2 PE纤维的拉伸损伤特征 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 弹头形状及PE板厚度对PE防护性能的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 弹头形状对PE板防护性能的影响 |
| 6.2.1 不同形状弹头冲击时PE板吸收能耗研究 |
| 6.2.2 不同形状子弹冲击时PE板的损伤特征研究 |
| 6.3 冲击侵彻时PE靶板的厚度效应研究 |
| 6.3.1 不同厚度PE板吸收子弹动能研究 |
| 6.3.2 不同厚度PE板的损伤特征研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 硕士期间学术成果 |
（8）超高分子质量聚乙烯纤维的研究现状与展望（论文提纲范文）
| 1 UHMWPE国内外研究现状 |
| 1.1 国外研究现状 |
| 1.2 国内研究现状 |
| 2 UHMWPE应用现状 |
| 2.1 纺织领域的应用 |
| 2.1.1 防切割手套 |
| 2.1.2 绳缆 |
| 2.2 土木领域 |
| 2.3 复合材料 |
| 2.4 军用航天领域 |
| 2.5 其他领域 |
| 3 UHMWPE存在的问题与研究展望 |
| 3.1 UHMWPE的不足及改善措施 |
| 3.2 UHMWPE产品展望 |
| 4 结论 |
（9）层间混杂复合材料装甲板防弹性能及其防弹机制（论文提纲范文）
| 1 实验部分 |
| 1.1 原料 |
| 1.2 实验 |
| 1.2.1 混杂复合材料装甲板的制备 |
| 1.2.2 混杂复合材料装甲板防弹性能测试 |
| 1.2.3 混杂复合材料装甲板形貌观察 |
| 2 实验结果和分析 |
| 2.1 纤维混杂比对混杂复合材料装甲板防弹性能的影响 |
| 2.2 防弹面和树脂类型对混杂复合材料装甲板防弹性能的影响 |
| 2.3 基于弹击后装甲板形貌分析混杂复合材料装甲板的防弹机制 |
| 2.4 基于弹孔内表面形貌分析混杂复合材料装甲的破坏机制 |
| 3 结论 |
（10）SiC陶瓷/UHMWPE复合装甲弹道性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 陶瓷复合装甲研究的背景和意义 |
| 1.2 陶瓷复合装甲国内外研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 陶瓷复合装甲制作及实验设置 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 陶瓷复合装甲的制作过程 |
| 2.4 实验装置 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 拼接SiC/UHMWPE复合装甲弹道性能实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验设计 |
| 3.3 实验结果与讨论 |
| 3.3.1 靶板受冲击的瞬时响应 |
| 3.3.2 陶瓷面板的损伤 |
| 3.3.3 复合材料层合板的损伤 |
| 3.3.4 复合材料层合板的弹孔 |
| 3.4 SiC/UHMWPE复合装甲的防弹过程分析 |
| 3.4.1 子弹冲击陶瓷层瞬间 |
| 3.4.2 破碎的陶瓷和变形的子弹一起与背板相互作用 |
| 3.4.3 大变形的子弹与背板相互作用 |
| 3.4.4 子弹破坏 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 具有不同面板的陶瓷复合装甲弹道性能实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验设计 |
| 4.3 实验结果与讨论 |
| 4.3.1 靶板弹道性能的比较 |
| 4.3.2 面板的损伤 |
| 4.3.3 中间层陶瓷的损伤 |
| 4.3.4 复合材料层合板背板的损伤 |
| 4.4 具有不同面板的陶瓷复合装甲的防弹过程分析 |
| 4.4.1 具有TC4面板的陶瓷复合装甲板防弹过程分析 |
| 4.4.2 具有6061面板的陶瓷复合装甲板防弹过程分析 |
| 4.4.3 具有UHMWPE面板的陶瓷复合装甲板防弹过程分析 |
| 4.4.4 具有ZTZ面板的陶瓷复合装甲板防弹过程分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 陶瓷复合装甲弹道性能数值模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 有限元模型及相关参数 |
| 5.2.1 有限元模型 |
| 5.2.2 材料参数 |
| 5.3 拼接正方形SiC/UHMWPE复合装甲弹道性能的有限元模拟 |
| 5.3.1 SC结构靶板变形与实验结果对比 |
| 5.3.2 子弹冲击SC结构靶板的速度时间历程曲线 |
| 5.4 具有钛合金面板的陶瓷复合装甲弹道性能的有限元模拟 |
| 5.4.1 钛合金/陶瓷/UHMWPE靶板变形与实验结果对比 |
| 5.4.2 子弹冲击钛合金/陶瓷/UHMWPE靶板的速度时间历程曲线 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
四、UHMWPE纤维/LDPE复合材料防弹性能及机理研究（论文参考文献）
- [1]超高分子量聚乙烯纤维防护机理研究综述[J]. 莫根林,刘静,金永喜,闫文敏. 兵器装备工程学报, 2021(10)
- [2]陶瓷/UHMWPE纤维复合材料的设计制备及弹道侵彻性能研究[D]. 李深. 江南大学, 2021(01)
- [3]剪切增稠液性能优化及其Kevlar复合织物防刺性能与机理研究[D]. 李聃阳. 天津工业大学, 2021
- [4]多层三维织物及其增强复合材料防弹性能的研究[D]. 杨莹雪. 北京服装学院, 2021(12)
- [5]陶瓷/纤维复合装甲抗侵彻性能研究及仿真模拟[D]. 滕凌虹. 天津工业大学, 2021(01)
- [6]超高分子量聚乙烯纤维增强防弹复合材料研究进展[J]. 肖文莹,郭万涛,李想. 材料开发与应用, 2019(02)
- [7]复合装甲PE背板的抗侵彻行为及性能研究[D]. 舒在勤. 武汉理工大学, 2019(07)
- [8]超高分子质量聚乙烯纤维的研究现状与展望[J]. 汪亮,董晶. 染整技术, 2018(08)
- [9]层间混杂复合材料装甲板防弹性能及其防弹机制[J]. 周庆,何业茂,刘婷. 复合材料学报, 2019(04)
- [10]SiC陶瓷/UHMWPE复合装甲弹道性能研究[D]. 张友敏. 湖南大学, 2018(01)