基于应变率的纤维布/树脂防弹材料弹道冲击性能预测与结构设计方法技术

本发明专利技术具体涉及一种基于应变率的纤维布/树脂防弹材料弹道冲击性能预测与结构设计方法；包括以下步骤：（1）建立纤维布、树脂和子弹的模型；（2）由防弹需求确定应变率，建立纤维布和树脂材料参数与应变率的关系；（3）确定与应变率相关的内聚力参数；（4）确定与应变率相关的失效准则；（5）根据弹道冲击要求确定子弹速度和边界条件并通过调用VUMAT子程序对模型进行计算分析，预测预设计纤维布/树脂材料弹道冲击过程中的损伤行为；（6）通过实验验证模型的有效性，并通过修正预设计结构和优化材料参数对模型进行修正；（7）获得具有所需弹道冲击性能的纤维布/树脂防弹材料的结构；本发明专利技术的模型具有真实的纤维布/树脂防弹材料的几何形状。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纤维增强树脂基复合材料，具体涉及一种基于应变率的纤维布/树脂防弹材料弹道冲击性能预测与结构设计方法。

技术介绍

1、目前的防弹材料设计大多从能量耗散的角度出发，对侵彻行为和贯穿性损伤的防护比较重视。但是，冲击过程中初始撞击阶段、侵蚀阶段和断裂阶段的受力和损伤形式多样，冲击波逐层扩散的耦合效应显著。因而单一能量耗散设计难以同时抵御贯穿性损伤和非贯穿性损伤，面临多次冲击防护能力不足和冲击后承载能力大幅下降等挑战。

2、连续介质有限元模型通常用于模拟复合材料的弹道侵彻行为。渐进损伤材料模型使用有效的织物特性，将复合材料结构均匀化为连续层，通过将实验数据合并在连续层中提高结果的真实性。然而，这些模型中不包括纤维布-纤维布之间的分层开裂、纤维布-树脂基体脱粘、纤维拔出等。同时，连续介质模型还忽略了纤维布-纤维布分层、纤维布-树脂基体脱粘后的摩擦滑动、纤维束起伏的拉伸矫直等。丝束和基质的几何形状可以使用中尺度方法建模，在与全局连续体相连的撞击位置使用中尺度结构的局部-全局模型来解决这些问题。此外，内聚区模型方法通常用于模拟纤维布-基体脱粘拔出本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于应变率的纤维布/树脂防弹材料弹道冲击性能预测与结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于应变率的纤维布/树脂防弹材料弹道冲击性能预测与结构设计方法，其特征在于，步骤S1中建立1/2模型用于弹道冲击有限元模拟，其中弹道冲击区域为中尺度模型，其余部分为均匀连续模型。

3.根据权利要求1所述的基于应变率的纤维布/树脂防弹材料弹道冲击性能预测与结构设计方法，其特征在于，所述纤维布为有机合成纤维布中的一种或多种的组合物，单层厚度为0.1～2.0mm，面密度为100～1000g/m2；树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂和酚醛树脂中的一种或多...

【技术特征摘要】

1.一种基于应变率的纤维布/树脂防弹材料弹道冲击性能预测与结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于应变率的纤维布/树脂防弹材料弹道冲击性能预测与结构设计方法，其特征在于，步骤s1中建立1/2模型用于弹道冲击有限元模拟，其中弹道冲击区域为中尺度模型，其余部分为均匀连续模型。

3.根据权利要求1所述的基于应变率的纤维布/树脂防弹材料弹道冲击性能预测与结构设计方法，其特征在于，所述纤维布为有机合成纤维布中的一种或多种的组合物，单层厚度为0.1～2.0mm，面密度为100～1000g/m2；树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂和酚醛树脂中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求3所述的基于应变率的纤维布/树脂防弹材料弹道冲击性能预测与结构设计方法，其特征在于，所述有机合成纤维布为超高分子量聚乙烯纤维布、玻璃纤维布、碳纤维布、玄武岩纤维布、芳纶纤维布、聚对苯撑苯并双噁唑纤维或尼龙纤维布。

5.根据权利要求1所述的基于应变率的纤维布/树脂防弹材料弹道冲击性能预测与结构设计方法，其特征在于，步骤s2中设置的与弹道冲击相关的加载速率为设置高...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚青，邰杰宇，陈启晖，赵贵哲，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：