高性能纤维增强树脂基复合材料防弹装甲的研究

发布时间：2019-11-07 23:56

【摘要】：本文以S-玻璃纤维、UHMWPE纤维、对位芳纶1414纤维和杂环芳纶纤维为增强纤维材料,以聚烯烃树脂、水性聚氨酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛环氧树脂为树脂基体,通过热压工艺制备正交UD结构和机织物结构(2D平纹和3D角联锁)的高性能纤维增强树脂基复合材料装甲板,通过弹击实验研究高性能纤维力学性能、高性能纤维种类、树脂基体类型、混杂方式、增强体结构和子弹类型等因素对复合材料装甲板防弹性能的影响,随后通过复合材料装甲板弹击实验后表面形貌和弹孔内表面形貌的观察,结合冲击波机理分析高性能纤维增强树脂基复合材料装甲板被子弹侵彻后的破坏机制。研究结果显示:UHMWPE纤维增强聚烯烃树脂基复合材料装甲板防弹性能与UHMWPE纤维的强度和模量呈正相关,但纤维模量对复合材料装甲板防弹性能的影响程度随着模量的增加而逐渐变弱;在水性聚氨酯树脂体系中,四种高性能纤维防弹性能由高到低依次为:UHMWPE纤维、杂环芳纶纤维、芳纶1414纤维和S-玻璃纤维;对热固性树脂增韧改性可以提高热固性树脂基复合材料装甲板的防弹性能;高性能纤维复合材料混杂能显著提高复合材料装甲板的防弹性能且优于其任一组分的纯复合材料装甲板的防弹性能,对于芳纶1414纤维和UHMWPE纤维的混杂复合材料装甲板,以UHMWPE纤维复合材料作为迎弹面时,其防弹性能最好;UD结构、2D平纹结构和3D角联锁结构三种增强体结构复合材料装甲板的防弹性能从大到小依次为:UD结构、3D角联锁结构、2D平纹结构。钢芯弹侵彻复合材料装甲板的能力强于铅芯弹,并且铅芯弹口径越大,其侵彻能力越弱。沿子弹侵彻方向,S-玻璃纤维增强水性聚氨酯树脂基复合材料装甲板的破坏方式主要为剪切冲塞和纤维拉伸断裂破坏;UHMWPE纤维和芳纶1414纤维复合材料装甲板的主要破坏方式都为迎弹面的剪切冲塞、装甲板内纤维拉伸变形后被剪切破坏、纤维抽拔、背弹面纤维拉伸断裂和装甲板分层,其中纤维拉伸变形是主要吸能方式。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ327;TB33

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本文编号：2557549