平頭彈沖擊織物過程中界面摩擦的作用.pdf

1、高強(qiáng)度織物柔性沖擊防護(hù)系統(tǒng)如防彈背心、防刺服裝、航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片碎片防護(hù)裝置等是以芳綸纖維為基本材料構(gòu)成的非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。大量實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明高強(qiáng)度織物結(jié)構(gòu)中纖維之間、紗線之間、布層之間的界面摩擦是決定織物結(jié)構(gòu)吸收沖擊能量能力的一個(gè)重要因素，在彈體沖擊織物的過程中，影響能量吸收的七個(gè)主要因素為:紗線的材料特性、織物編織結(jié)構(gòu)、彈體的幾何形狀、彈體初始沖擊速度、織物邊界條件、織物的布層數(shù)以及界面摩擦。
　　本文建立了平紋織物的三維有限元分

2、析模型，使用商用軟件LS-DYNA模擬了剛性平頭彈對(duì)四邊固定方形織物的沖擊過程。在彈體速度、邊界條件和材料特性等都相同的情況下，通過系統(tǒng)地改變彈體與紗線之間和紗線與紗線之間的摩擦對(duì)照研究了沖擊過程中界面摩擦的作用。在此基礎(chǔ)上通過改變織物的大小和彈體的初始沖擊速度來進(jìn)一步研究了摩擦在沖擊過程中所起的作用。
　　研究結(jié)果表明在沖擊過程中摩擦耗散能量只占織物總吸收能量很小的一部分，摩擦耗散能不是一種主要的吸能機(jī)制，紗線的動(dòng)能和勢(shì)能是主要

3、的吸能機(jī)制。摩擦對(duì)織物的吸能特性起間接影響的作用。彈體與紗線之間的摩擦對(duì)織物的吸能特性影響很小，紗線與紗線之間的摩擦對(duì)織物的吸能特性有顯著影響，紗線間的摩擦系數(shù)較小時(shí)織物表現(xiàn)出更大的吸收沖擊能量的能力。紗線間的摩擦主要是通過影響紗線斷裂的時(shí)間而影響織物吸收沖擊能量，較小的摩擦有助于推遲紗線開始斷裂的時(shí)間和織物被完全打穿的時(shí)間、延長(zhǎng)彈體和織物之間相互作用的時(shí)間從而提高了織物吸收沖擊能量的能力。此外，對(duì)大小不同的織物和不同沖擊速度下摩擦的作