一种复合夹芯防弹结构制造技术

本实用新型专利技术提供一种复合夹芯防弹结构，包括复合夹芯层，所述复合夹芯层由蜂窝型负泊松比结构和充填于所述蜂窝型负泊松比结构孔隙内的聚碳酸酯构成。本实用新型专利技术提供的一种复合夹芯防弹结构，在蜂窝型负泊松比结构和填充在其孔隙内的聚碳酸酯的相互协同促进作用下，具有低密度、高抗冲击强度、高抗断裂性能和良好的吸能减震性能，在防爆、防弹及轻质装甲防护等方面拥有广阔的应用前景。

A Composite Sandwich Bulletproof Structure

The utility model provides a composite sandwich bullet-proof structure, which comprises a composite sandwich layer composed of a honeycomb negative Poisson ratio structure and a polycarbonate filled in the pore of the honeycomb negative Poisson ratio structure. The composite sandwich bullet-proof structure provided by the utility model has the advantages of low density, high impact strength, high fracture resistance and good energy absorption and shock absorption performance under the mutual promotion of the honeycomb negative Poisson's ratio structure and the polycarbonate filled in its pore. It has the advantages of explosion-proof, bullet-proof and light armor protection, etc. It has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种复合夹芯防弹结构
本技术涉及防弹结构领域，尤其涉及一种复合夹芯防弹结构。
技术介绍
复合防弹结构由于具有轻质高强、多部件一体化、可设计性强、制造成本低、开发周期短等多种优势，在军工等先进制造领域的应用越来越广泛。近几十年来，国内外研究人员对轻型装甲系统及其弹道性能进行了大量的研究，致力于防护装备防护能力、机动性能、作战性能三者之间的平衡，对新型轻质装甲材料和装甲结构提出了更高的要求。常见的复合夹芯防弹结构一般分为迎弹面板、复合夹芯层以及缓冲背板。弹体对复合夹芯防弹结构的侵彻与贯穿不同于单一结构金属板或复合材料板，整个过程中夹芯结构的面板、背板和夹芯层互相作用，互相耦合，其结构的设计和材料的选择是影响整体结构防弹性能的重要因素。目前的复合防弹结构成本高、重量大、加工周期长、受复杂模型的限制，随着复合防弹结构的不断发展，研究人员发现夹芯层对复合防弹结构的性能起着关键性的因素，因此针对复合防弹结构的夹芯层进行优化设计非常重要。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有技术中存在复合防弹夹芯层结构强度低、抗侵彻性能差的问题，提供一种复合夹芯防弹结构。本技术提供的一种复合夹芯防弹结构，包括复合夹芯层，所述复合夹芯层由蜂窝型负泊松比结构和充填于所述蜂窝型负泊松比结构的孔隙内的聚碳酸酯弹性体构成。优选地，所述蜂窝型负泊松比结构由阵列的内凹蜂窝型胞体单元组成的三维蜂窝结构；所述内凹蜂窝型胞体单元为由多个棱边柱和侧边柱构成的多面柱体结构，每个所述侧边柱包括连接相邻两个棱边柱顶部的上边柱和连接相邻两个棱边柱底部的下边柱，所述上边柱为正V型柱，所述下边柱为倒V型柱。优选地，所述多面柱体结构还包括一个中心柱体、若干个第一连接柱和第二连接柱，所述中心柱体位于所述多面柱体结构的内部且与所述棱边柱平行设置；每个所述第一连接柱的一端与所述中心柱体的顶部相连，其另一端与所述上边柱的中心处相连；每个所述第二连接柱的一端与所述中心柱体的底部相连，其另一端与所述下边柱的中心处相连。优选地，所述上边柱的下凹角和所述下边柱的上凹角均为60°。优选地，所述上边柱和下边柱的中心处分别设有用于相邻的所述内凹蜂窝型胞体单元连接固定的固定柱。优选地，还包括面板和背板，所述复合夹芯层固定在所述面板和背板之间形成整体的复合夹芯防弹结构。优选地，所述面板为碳化硼陶瓷面板，所述背板为UHMWPE纤维缓冲背板。本技术的有益效果在于：本技术的复合夹芯防弹结构，在蜂窝型负泊松比结构和填充在其孔隙内的聚碳酸酯弹性体的相互协同促进作用下，具有低密度、高抗冲击强度、高抗断裂性能和良好的吸能减震性能，在防爆、防弹及轻质装甲防护等方面拥有广阔的应用前景。附图说明图1为本技术的一种复合夹芯防弹结构的结构示意图；图2为图1中复合夹芯层的结构示意图；图3为图2中内凹蜂窝型胞体单元的结构示意图；图4为利用3D打印技术打印成型的蜂窝型负泊松比结构结构成品图；图5A为弹头侵彻无注塑材料的复合防弹结构恰好穿透时弹体-复合防弹结构的变形情况图；图5B为弹头侵彻到注塑环氧树脂注塑的复合防弹结构速度降为0时弹体-复合防弹结构的变形情况图；图5C为弹头侵彻到注塑TPU注塑的复合防弹结构速度降为0时弹体-复合防弹结构的变形情况图；图5D为弹头侵彻到注塑聚碳酸酯注塑的复合防弹结构速度降为0时弹体-复合防弹结构的变形情况图；图6A为弹头侵彻无注塑材料的复合防弹结构的速度-时间曲线图；图6B为弹头侵彻环氧树脂注塑的复合防弹结构的速度-时间曲线图；图6C为弹头侵彻TPU注塑的复合防弹结构的速度-时间曲线图；图6D为弹头侵彻聚碳酸酯注塑的复合防弹结构的速度-时间曲线图。附图标记说明：1-复合夹芯层；2-面板；3-背板；11-蜂窝型负泊松比结构；111-棱边柱；112-上边柱；113-下边柱；114-中心柱体；115-第一连接柱；116-第二连接柱；117-固定柱。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。本技术中所指代的“上”、“下”均以图2和图3进行定向。本技术提供的一种复合夹芯防弹结构，如图1～3所示，包括复合夹芯层1，所述复合夹芯层1由蜂窝型负泊松比结构11和充填于所述蜂窝型负泊松比结构11孔隙内的聚碳酸酯弹性体构成。具体地，蜂窝型负泊松比结构11是由多个阵列排列的内凹蜂窝型胞体单元组成的三维蜂窝结构，聚碳酸酯弹性体内嵌并填充在内凹蜂窝型胞体单元的孔隙内，可通过注塑工艺将聚碳酸酯弹性体填充在内凹蜂窝型胞体单元的孔隙内，形成复合夹芯层1。其中，聚碳酸酯弹性体为充斥于蜂窝型负泊松比结构内的大量聚碳酸酯粉末聚合形成的结构体。蜂窝型负泊松比结构是利用其自身拉胀效应与蜂窝吸能特性，吸收冲击能量，实现其较强的抗冲击作用。通常传统的蜂窝结构在宏观上都呈现正泊松比，内凹型蜂窝结构一般呈负泊松比，传统的蜂窝结构在冲击荷载作用下发生压缩，并在与冲击荷载垂直的方向上从受冲击部位向四周流动，而呈负泊松比蜂窝型结构在冲击方向承受压缩时，在侧面发生收缩，并从四周向冲击部位流动，从而使负泊松比结构的局部密度增大、模量迅速提高。本技术是在蜂窝型负泊松比结构11的孔隙内填充聚碳酸酯弹性体，聚碳酸酯弹性体具有较高的韧性和弹性模量，在受到侵彻时，聚碳酸酯弹性体由于负泊松比蜂窝结构向内的压缩力作用从四周向冲击部聚集，使侵彻部位的密度增大、模量提高，增强侵彻部位的强度，有效提高蜂窝型负泊松比结构的抗侵彻能力，由于聚碳酸酯弹性体是一种高韧性、高弹性模量的材料，在受到侵彻的过程中，聚碳酸酯分子一方面向侵彻部位聚集，增强侵彻部位强度，另一方面被压缩吸能，可进一步提高蜂窝型负泊松比结构的吸能作用，提高蜂窝型负泊松比结构的抗冲击能力和抗剪切能力，因此，本技术提供的一种复合夹芯防弹结构，在负泊松比蜂窝夹芯结构和填充在其孔隙内的聚碳酸酯弹性体的相互协同促进作用下，具有低密度、高抗冲击强度、高抗断裂性能和良好的吸能减震性能。复合夹芯层1中有无注塑以及注塑材料的不同对复合夹芯防弹结构的防弹性能有较大的影响，注塑后的复合夹芯防弹结构防弹效果较无注塑结构有大幅度的提高，可以更有效的阻止弹体穿透，聚碳酸酯作为注塑材料在提高抗侵彻性能方面要优于环氧树脂和TPU，TPU作为注塑材料在提高抗侵彻性能方面要优于环氧树脂。基于上述实施例，本实施例中，参考图2和图3，所述蜂窝型负泊松比结构11由阵列的内凹蜂窝型胞体单元组成的三维蜂窝结构，如图3所示是由内凹蜂窝型胞体单元排列组合成的六面体结构；如图2所示，所述内凹蜂窝型胞体单元为由多个棱边柱111和侧边柱构成的多面柱体结构，每个所述侧边柱包括连接相邻两个棱边柱111顶部的上边柱112和连接相邻两个棱边柱111底部的下边柱113，所述上边柱112为正V型柱，所述下边柱113为倒V型柱。所述多面柱体结构还包括一个中心柱体114、若干个第一连接柱115和第二连接柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合夹芯防弹结构，其特征在于，包括复合夹芯层，所述复合夹芯层由蜂窝型负泊松比结构和充填于所述蜂窝型负泊松比结构的孔隙内的聚碳酸酯弹性体构成。

【技术特征摘要】
1.一种复合夹芯防弹结构，其特征在于，包括复合夹芯层，所述复合夹芯层由蜂窝型负泊松比结构和充填于所述蜂窝型负泊松比结构的孔隙内的聚碳酸酯弹性体构成。2.根据权利要求1所述的复合夹芯防弹结构，其特征在于，所述蜂窝型负泊松比结构由阵列的内凹蜂窝型胞体单元组成的三维蜂窝结构；所述内凹蜂窝型胞体单元为由多个棱边柱和侧边柱构成的多面柱体结构，每个所述侧边柱包括连接相邻两个棱边柱顶部的上边柱和连接相邻两个棱边柱底部的下边柱，所述上边柱为正V型柱，所述下边柱为倒V型柱。3.根据权利要求2所述的复合夹芯防弹结构，其特征在于，所述多面柱体结构还包括一个中心柱体、若干个第一连接柱和第二连接柱，所述中心柱体位于所述多面柱体结构的内部且与所述棱边柱平行设置；每个所述第一连接柱的一端与所述中心柱体的顶部相连，其另一端与所述上边柱的中心处相连；每...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁梦琦，赵磊，钱新明，郭亚鑫，孙彦龙，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：新型
国别省市：北京,11