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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

王晓宏  张丰发  刘长喜  王云龙  毕凤阳  张东兴  
【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。

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