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热塑性树脂基防弹复合材料由于韧性好、冲击损伤容限高、环境友好等优点,在防弹领域的应用越来越广泛,其在高速冲击下的抗弹性能和破坏机理的研究已成为国内外学者的研究热点。数值方法一直是冲击力学理论研究中的重要方法,虽然对于织物有限元模拟的研究有很多,但大多数是在宏观结构上进行研究分析,宏观模型无法解释纱线之间的交互作用,比如纱线的结构、性能及纱线之间的摩擦力等因素的影响。本文以Kevlar129织物/PA(聚酰胺)复合材料为研究对象,采用实验与有限元模拟相结合的方法,围绕复合材料的成型工艺、材料的力学性能、复合材料的防弹性能和破坏机理开展了较系统的研究。在复合材料成型工艺的研究方面,通过对复合工艺影响因素(模压温度、模压压力、模压时间三因素)的正交实验研究,讨论了这三因素对拉伸性能、剥离性能及弹道冲击性能的影响,结果表明较佳的成型工艺条件为模压压强7.5MPa、模压温度115℃、模压时间20min;模压压力对复合材料的弹道冲击性能影响最大,在7.5MPa时达到最大,能量吸收与复合材料的拉伸性能和剥离性能有着一致性。在对Kevlar129纱线拉伸力学性能测试和建立反映纱线屈曲的纱线有限元模型的基础上,在纱线结构层次上建立织物和复合材料的有限元分析模型,采用带有主应力断裂失效准则的弹性正交各向异性材料模型,对比分析了织物和复合材料的拉伸力学性质,得到了预测织物拉伸力学性质的有限元分析方法,并对纱线织物拉伸断裂过程进行了分析。Kevlar129织物拉伸性能的有限元分析和实验结果相比,初始拉伸阶段应力较低,拉伸断裂前应力稍高,总体吻合程度较好,对断裂点附近的力学性能预测仍有待于进一步提高。通过模拟织物的剥离性能,确定了树脂与纱线之间的粘合力。同时对复合材料的拉伸性能进行了研究,结果表明复合材料拉伸断裂同时性提高,断裂状态呈脆性断裂。基于复合材料的真实结构,在纱线的结构层次上建立复合材料有限元模型,通过有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对弹道冲击过程进行数值模拟计算,模拟单层复合材料的弹道冲击过程,得出弹体的剩余速度、剩余能量和靶板的破坏失效过程,并研究了纱线间摩擦系数和织物与树脂间的粘合力对能量吸收的影响。从靶板变形过程、应力波传播、弹体速度和加速度变化历程以及能量变化历程等计算结果来分析靶板的弹道侵彻过程,从而分析靶板的弹道侵彻破坏机理。