UHMWPE纤维二维织物抗弹道冲击性能

摘要

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维织物由于高模量、高强度、低密度等特点,被广泛应用于爆炸破片防护领域。基于Abaqus有限元分析方法,根据UHWMPE二维织物弹道冲击实验结果,建立UHMWPE二维织物的细观数值模型,并在细观纱线模型中考虑边界固定方式及尺寸效应的问题,同时开展弹道实验,对数值模型进行校正。鉴于细观纱线模型的纤维织物尺寸较小时对二维织物抗弹性能影响较大,而增加纤维织物尺寸带来了更多计算成本,建立细观-宏观混合尺度模型。该模型在提高计算效率的同时,其计算结果与实验结果具有良好的一致性。基于混合尺度模型,比较二维织物在不同头部形状弹丸(平头、尖头、球头)冲击下的弹道性能并与实验结果对比,主要评估参量为弹道极限和织物失效形式。结果表明:二维编织物抗平头弹冲击性能最优;在100 m/s以下的低速冲击下,抗尖头弹冲击性能较球头弹更优;在100 m/s以上的高速冲击下,抗球头弹冲击性能较尖头弹更优。