基于吸波亚波长结构的宽频隐身防弹材料设计

发布时间：2021-07-09 10:08

　　为减轻隐身防弹材料的质量,拓宽吸收带宽,提高吸收效率,采用基于吸波亚波长结构的功能一体化设计方法,根据吸波亚波长结构的设计原理,以轻质防弹材料为介质基底,在该防弹介质上设计微结构图形。结果表明:该基于吸波亚波长结构的轻质防弹材料在8～40 GHz宽频段的吸收率达90%以上,未影响材料本身的防弹性能,且减轻防弹材料中隐身材料层的厚度及质量,达到减厚、减轻质量效果。验证了该方法的可行性,对提高新型功能车辆的作战能力具有重大意义。 

【文章来源】：兵器材料科学与工程. 2020,43(01)北大核心CSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

吸波亚波长结构电磁吸收简化模型图

高性能纤维复合材料综合了纤维优异的力学性能和特种树脂基体的抗冲击性等优点，是世界各国研究最多，发展最快、最有前途的防弹材料[7]。在复合材料中常用的高性能纤维有碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维等，其具有轻质、高强度、成型加工工艺性能好、弹道性能优异等特点[8]。芳纶在防弹制品中应用广泛，密度小、热稳定、耐火、不溶，比强度比碳纤维、硼纤维高，抗冲击性、加工性、韧性都较好，抗剪强度、抗压性能与拉伸强度相比稍低等特点[9]。通过制备树脂的质量分数为20%的单层复合材料，根据GB/T 7689.5对单层芳纶复合材料进行拉伸试验，拉伸应力-应变曲线，如图2所示。可以得出，材料的屈服强度为（236.258±28.429)MPa，断裂强度为（300.929±32.482)MPa，弹性模量为（12.915±2.010)GPa，断裂应变为0.021 3±0.001 0。根据GB/T 3355—2005进行面内纵横剪切试验，纵横剪切应力-应变曲线，如图3所示。剪切强度为（44.069±1.242)MPa，剪切模量为（429.445±47.480)MPa，断裂应变为0.328±0.019。在宽频隐身防弹材料中选用的芳纶复合材料密度为1.14 g/cm3，并以吸波亚波长结构为介质基底，保证该宽频隐身防弹材料的轻量化和防弹性能。图3 芳纶复合材料面内纵横剪切应力-应变曲线

芳纶复合材料面内纵横剪切应力-应变曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]多层吸波材料结构优化仿真研究[J]. 成雨果,蒋礼,黄小忠,杜作娟.  计算机仿真. 2018(07)
[2]防弹板的研究现状[J]. 陈功,代璐蔚,孙智富,尹春玲,方大蓉.  兵器装备工程学报. 2017(09)
[3]芳纶Ⅲ材料在防弹装备领域的应用[J]. 王怀颖,彭涛,王煦怡.  警察技术. 2017(01)
[4]超材料的应用及制备技术研究进展[J]. 杜云峰,姜交来,廖俊生.  材料导报. 2016(09)
[5]复合材料构件模压成形技术研究[J]. 贺强,杨文锋,唐庆如.  制造业自动化. 2015(05)
[6]一种基于多层电阻膜的超宽带超材料吸波体[J]. 林宝勤,魏伟,达新宇,杜思深,李伟.  电子学报. 2014(03)
[7]弹体侵彻UHMWPE软质纤维层的数值仿真研究[J]. 黄拱武,陈爱军,罗少敏,刘艳.  计算机仿真. 2013(10)
[8]装甲车辆防护技术研究现状与发展[J]. 曹贺全,张广明,孙素杰,孙葆森.  兵工学报. 2012(12)

博士论文
[1]亚波长结构材料的宽带频率响应特性研究[D]. 蒲明博.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013

硕士论文
[1]电磁超材料吸波体的设计与应用研究[D]. 田春胜.哈尔滨工程大学 2016
[2]树脂基厚向混杂防弹复合材料的制备及侵彻机理研究[D]. 柴晓明.浙江理工大学 2014
[3]基于矩形波导传输/反射法测量K和Ka波段微波材料电磁参数的研究[D]. 开金星.南京邮电大学 2013



本文编号：3273546