兵工学报 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (10): 2897-2905.doi: 10.12382/bgxb.2022.1297
收稿日期:
2022-12-30
上线日期:
2023-10-30
通讯作者:
基金资助:
XU Yaojie1, LIU Han1,*(), ZHANG Hong1, HUANG Guangyan1,2
Received:
2022-12-30
Online:
2023-10-30
摘要:
芳纶织物由于其低密度、高模量、高强度特性被广泛应用于人体防弹领域,为提高芳纶织物的抗弹性能,通过纳米氧化锌颗粒种植生长对芳纶织物进行改性,开展电镜观察、准静态拉伸试验、纱线拉拔试验、弹道冲击试验和数值模拟工作,得到了氧化锌改性织物的力学性能和弹道性能。研究结果表明:氧化锌颗粒的种植增加了纤维之间的结构互锁与表面粗糙度,氧化锌改性织物的纱线间摩擦系数较纯织物提高了282%,弹道极限速度较纯织物提高了54.5%,且吸能与比吸能性能显著优于纯织物;通过细观纱线模型对织物的弹道冲击过程进行模拟,仿真结果与弹道试验结果具有良好的一致性,进一步说明了纱线间摩擦系数和拉伸强度的提升可以作为提高织物的抗弹道冲击性能的有效手段,为氧化锌改性织物在柔性防弹领域的应用提供了理论依据。
中图分类号:
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织物 | 面密度/ (g·m-2) | 较纯织物面密度 增加百分比/% |
---|---|---|
纯织物 | 240.00 | 0 |
氧化锌改性织物 | 247.44 | 3.1 |
表1 织物的参数特征
Table 1 Parametric characteristics of fabrics
织物 | 面密度/ (g·m-2) | 较纯织物面密度 增加百分比/% |
---|---|---|
纯织物 | 240.00 | 0 |
氧化锌改性织物 | 247.44 | 3.1 |
弹丸材料 | 密度ρ/(g·cm-3) | 弹性模量E/GPa | 泊松比ν |
---|---|---|---|
钢 | 7.85 | 210 | 0.3 |
表2 弹丸力学性能参数[24]
Table 2 Mechanical property of projectile[24]
弹丸材料 | 密度ρ/(g·cm-3) | 弹性模量E/GPa | 泊松比ν |
---|---|---|---|
钢 | 7.85 | 210 | 0.3 |
参数 | 数值 |
---|---|
密度ρ/(g·cm-3) | 1.44 |
1方向拉伸强度σ1/GPa | 2.4 |
1方向弹性模量E1/GPa | 75 |
2方向弹性模量E2/GPa | 0.75 |
3方向弹性模量E3/GPa | 0.75 |
1-2方向泊松比ν12 | 0.3 |
1-3方向泊松比ν13 | 0.3 |
2-3方向泊松比ν23 | 0.4 |
1-2方向剪切模量G12/GPa | 2.4 |
1-3方向剪切模量G13/GPa | 2.4 |
2-3方向剪切模量G23/GPa | 1.2 |
表3 Twaron纱线力学性能参数
Table 3 Mechanical properties of Twaron yarn
参数 | 数值 |
---|---|
密度ρ/(g·cm-3) | 1.44 |
1方向拉伸强度σ1/GPa | 2.4 |
1方向弹性模量E1/GPa | 75 |
2方向弹性模量E2/GPa | 0.75 |
3方向弹性模量E3/GPa | 0.75 |
1-2方向泊松比ν12 | 0.3 |
1-3方向泊松比ν13 | 0.3 |
2-3方向泊松比ν23 | 0.4 |
1-2方向剪切模量G12/GPa | 2.4 |
1-3方向剪切模量G13/GPa | 2.4 |
2-3方向剪切模量G23/GPa | 1.2 |
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