编织玻璃维与碳纤维铺层功能梯度板吸能特性研究

编织玻璃维与碳纤维铺层功能梯度板吸能特性研究 卷第 , 第 ,期 航 空工 程 进 展 (, , ,,, ,,( , ,年 ,月 ,, , ,, ， , ,, , ,,,, ， , ,,, , , , ,， ,,， , ,,,, , , ,,, ， ,,, ， , ,, ( , ,, ,, , , , , — , , , , ) ,, ,, 文 章 编 号 : , ,, , ( , , , — , , 编 织 玻 璃 纤 维 与碳 纤维 铺 层 功 能梯 度板 吸 能 特 性 研 究 何 可馨 ，郭 伟 国 ，张 晓 琼 ，鬲钰 焯。，阎 崇年 ，张文 军 , 西 ( (西 北 工 业 大 学 航 空 学 院 ， 安 , , , ,,,) , 西 ( (中 国航 空 工 业 集 团公 司 第 一 飞 机 设 计 研 究 院 ， 安 , , , ,, , ) 摘 ,, , , , , ,, , 层 , 一,, , , ,, 层 要 :为 探 讨 由 , ,, ,, 玻 璃 纤 维 编 织 ( , ) 板 与 , ,, , , , 碳 纤 维 复 合 材 料 ( , ) 板 以 用 ,,直 径 , 不 同 比例 组 成 的功 能梯 度 板 的 吸 能性 能 ， 重 量 , ,,, 的 弹丸 对 六 种 比例 组 成 的功 能 梯 度 板 进 行 , ,,, 通 速 度 约 , ,的 弹 道试 验 。对 弹 击 后 的试 样 进 行 了 损 伤 分 析 和 剩 余 强 度试 验 ， 过 ;扫 描 发 现 ，大 积 损 伤 梯 往 往 发 生 在 中 间层 。随 着 玻 璃 纤 维 编 织 层 厚 度 比例 的增 加 ， 度 板 的 吸 能 性 能 有 所 提 高 。通 过 对 比背 板 变 形 玻 而 , 发 现 ， 璃 板 厚 度 比例 占 , 的功 能 梯 度 ?迨?合做 结构 的 防 弹装 甲板 材 ， 占 , 比例 的 功 能 梯 度 板 更 适 合 作 为人 体 防护 板 。 吸 弹 剩 关键 词 :复 合 材 料 ; 能 ; 道 冲 击 ; 余 强 度 ,, , , ,, , , 中 图 分 类 号 : , ( ; , ， ( , 文献标识码 : , ,, , , , , , , , ; , ,,, ,, ,, , , , ,, , , ,, ,, , , ,,, , , , , ,; , ,, , , , ,, ,,, , , , ,,, ,, ,,, ,, , , ,, ，,, ,, , ，, , , ,,, ,, ，,,,, , , ,,,, , , , ,, , , , ？, , , ,, , ,, 。 , , , , , , ，,, , , ,, ，, , ,, , , , , ,, , ,, , , ,,， , , , , ,, , , ,, ; ,, , , ,,， ’ , , ,, ,, ( ( ,; ,,, , ,, ,; ,,,,, , , , , , ; ,, ,,, ,, ,, , , ,,，,,, ) ( , ,, , , , ,, ,,, , ,, ,, ,, ,,, , ,, ,( ,,, ,,, ,; , ,， ,, ,，, , , ,, ， ,, , ,,，, ,, , ,，,,,,) ,, , ,, ,,,,, ’ , ,, ,, , ,, ; :， , , ,, , , , , , , ,, , , ,; , , ,,, , ;, ,, , , , ,, , , , , ,,,, , ,, , ,, , ,,,,, ,, , , ,,, , , , ,;, ,,, , , , ,, , ,,,, ,,, ,, ,, , ,, ,, ,, ,, , ,,,,,, , ,, ,,, , ,, , , ,,,,, ,, , , , ,, ,, , ,,, , , , , , , ,, ,, ,,, , ,,, , ,, ,, ,,,，, , ,, , , ,;, , ; , , , ,,, , ,,, , ,,, , , , , , , , , ,,,,, , , , , , , , , ， , ,, , , , , ,, ,; , , ,,,,, , , , , ,,,，, , , ,, , ,, , , , ,, , ,, ,, ( ,, ; , , , , , ,,, , , , ,,, ,, , , , ,, ,, , , ,, , ,, ,, , ,, , ,, , , , , , , , , , , , , , ,; ( , , ,, ,, ,— , , , , , , ; , , , , , ,,, , , , , , ,, ,, ,, ,,, ; , ,, ,, , ,, ,,, , , , ,, ,,, , , , , , ，, ,, , , , , , , , , , ; , ,, , , ,, , , , , , ,, , , ; , , , , ; ,, ,, , , ,, ,, , ; , , , , , , , , , , , ; , , , , , , ; , , , , , , , , , ,, , , , (, , , , , , , , ,, , , , , , , ，, ,, , , , , ，, , , , , , , , , , , , , , , , , , ; , , , ,, , , , , , , ; , , , , , , ,, ,,, ,, , ,, , , , ,, ,, , , , ,, — , ,, , , ,, , , , , , , , , , ,, , , ,, , , , ,,,,, , ; ,, ， ,, ,, , ,,,, , , ,, ,, ,, , , , , , , , , ,,, , , , ; , , ,, , , , , ,,,, , ( , ,, , : ,, ,, , ,, , , , , ,, , , ; ;, ,, ,, , ,,, ,, , , ; ,, ,,; , , ,,, ,, ,,; , ,,,; , ,, , , , ,, , , , 起 研 究 者 和 工 程 人 员 的 极 大 关 注 。 研 究 其 吸 能 性 , 引 言 失 能 、 效破 坏状况 以及 弹击 后 的剩余 强度 是 目前一 随着 纤维 增强 复合材 料 在航空 、 天等领 域 中 航 ,,, , , 】 个 十分 重要 的 课 题 。,, ,,,, , ,, 在 落 锤 试 的广 泛 应 用 ， 合 材 料 结 构 在 各 种 碎 片 、 丸 、 复 弹 冰 在高 能量 冲击 验 中发 现 由玻璃 纤维 与碳纤 维 混杂 ，雹、 砂石 等外来 物 以不 同速度 撞击 下 的性 能研 究 引 下混 杂板 的玻璃 纤 维 的加 入 弥 补 了全 碳纤 维 板 易 碎 的缺 点 ( ; 纤维 断裂 与分层 ) 在 低能 量 的冲击 下混 杂板 的碳纤 维 的加 入 弥 补 了全 玻 璃 纤 维板 强 度 不 收稿 日期 : , , , — , 修 回 日期 : , , , — , , , , , ; , , ,, , 高 的缺 点 ，玻璃??维 与碳纤 维混 杂板 显示 出优异 的 基金 项 目 : ,,—,, 国防科技 民用直升 机抗鸟撞结 构设计 和试验技 术(,,,,) , , , 吸 能 性 能 。 , ,, ,, , , 对 ,,,, ,和 ,, — 分 ,, ,) 国防 科 技 民用 固 定翼 飞机抗 鸟 撞 设计 、 析 验证 ( , , , , , ,, ,,, , , ,复合 材料 层合板 进 行 了速 度 , , , , 郭 ,, , ,, (, (, ,通 信 作 者 : 伟 国 ， ,, , , , , , ; 第 ,期 编 何 可 馨 等 : 织 玻 璃 纤 维 与 碳 纤 维 铺 层 功 能 梯 度 板 吸能 特 性 研 究 , ,, 发的弹道 冲击 试 验 与 有 限元 模 拟 ， 现 ,, ,,,具 ,,, 由 , ,, 吸能 效率 等 ， , ,, 纤 维 与 碳 纤 维 梯度 或 混 杂 对 有 更小 的背板板 面变 形 ， 板 后 人 体 的伤 害 更小 ， 的抗 弹结 构 同样 吸 引设 计 与研 究 者 的极 大 关 注 。 , 更 适合 做人 体 吸能 梯 度 板 。李 永 东〔 分 析 了 陶瓷 橡胶 碎 片 、 目前 为 了抗 击软 体 、 砂石 等对 结构 冰雹 、 聚面板与 石 墨, 乙烯 杂交 纤维 复合 材料 背板 的材 料 考虑 到玻璃 纤维 编织 复合 材料 的高速 撞击 和破 坏 ，参数、几何 参 数 等 对 复 合 梯 度 板 的 吸 能 性 能 的影 具 有较 低模 量 ， 结 良好 的抗 剪 性 能 和 较 高 的强 度 ， ,, 环响 。徐 静怡 分 析 了两 种 厚 度 ,,,, , 氧 四步 考虑 合 高韧 性 高模量 的碳 纤维 复合 材料 层板 优点 ， , , ,法 三维 编 织复合 材 料在 , , , ,,, 速度 范 围 内 本 到工程 实 际应用 ， 文对 由玻 璃纤 维编织 复合 材料 发现 复合 材 弹道 冲击破 坏 的宏 观形态 和 细观形 态 ， 层 板 与碳纤 维 复合 材 料 层板 按 照不 同 比例 组成 的 料 在受 弹 道 冲击 的入射 面 以纤维 和基 体剪 切 、压缩 功能梯 度 板进行 了等能量 冲击 下 的吸 能性能 评估 。 背破 坏 为主要 破坏 模 式 ， 板 以纤维 拉伸 破坏 为 主要 ,,), , , ( 包 括 对 由 , (), , , 玻 璃 纤 维 编 织 层 板 与 破 坏模 式 。梅 志 远 讨 论 了层 合板 结 构 弹 道 冲击 , 一, , , , , , , , ,碳 纤维 层板 以不 同 比例组 成 的 功 能 下 破坏 模式 、弹体初 始侵 彻 速度及 面 密度 与吸 能能 对 其 梯 度板 进行 系统 弹道 试 验 ， 梯 度 板 吸 能行 为 、力 和 吸能效 率之 间的关 系 ， 为破 坏模 式反 映 了不 认 损 准 组 成成 分对 吸 能 的影 响 、 伤 机 理 、 静 态 压缩 剩 同 的吸能 特性 和 纤 维 失 效 机 理 。熊 杰 提 出 了基 余 强度 与 组成成 分 的关 系等进 行 了系统 研究 。 ,,织 物 树 脂 于准 静 态 侵彻 测 试 结 果 的预 测 ,,,, , 试 验 方 法 层 压复 合材 料 靶 板 剩余 速度 的简 单 能 量模 型 。宫 平 通 过对 玻璃 纤 维 复 合 材 料 力学 性 能 和 吸能 性 ( , , 材 料 及试样 通过 分析 影 响玻璃 纤维 复合 材料 吸 能性 能 的研 究 ， 所 其 功 能梯 度板 如 图 , 示 ， 正撞 击 面板材 料为 得能 的 因素 ， 出制备 玻璃 纤维 复合 材料 的最 佳工 艺 参 数 。, , , 、 元 博 等 。通 过 系列 弹 道 冲 , , 王 。。 , , , ,, , , , , , ,玻 璃纤 维 编织 复合 材 料 板 ，背板 为 , 一, , , 面 , , , , , ,碳纤 维 层 合 板 ， 板 与 背 板 固化 在 针击 试验 ， 对不 同形 状 弹头 弹丸侵 彻 复合材 料层 合 一 , , 起 。层 合 板 的 尺 寸 均 为 , , ,, × , , ,, × 提 得板 ， 出 了估算 侵 彻 阻力 的近 似 方 法 ， 到 了试 验 ( , ,,,。玻 璃 纤 维 编 织 面 板 厚 度 占 总 厚 度 为 ,值 与预 测值 大致 吻合 的弹 道极 限速 度 。邱 桂杰 〔 等将 ,,, 厚 的特 种 橡 胶 片 置 于复 合 材 料 之 间 复 , , , , , , , 功能梯 度板 , 、, 、, 、, 、, 、, 六 种 ， 铺 层如 ,所示 。 发合 成型 ， 现弹 性橡 胶材 料使 弹头 的侵 彻发 生 了几 而 .