张明 原梅妮 史明东

1、铜仁职业技术学院 2、中北大学

基于破片长径比的Kevlar纤维复合材料抗侵彻性能研究

张明1原梅妮2史明东2

1、铜仁职业技术学院 2、中北大学

采用AUTODYN有限元软件，数值模拟不同长径比的破片对10mm厚Kevlar纤维复合材料的侵彻过程，获取了不同长径比的破片侵彻靶板的时间、剩余速度、侵彻方式以及应力分布，该结果对进一步开展研究具有较好的指导意义。

有限元；抗侵彻性能；长径比

1 引言

Kevlar纤维符合材料具有优良的抗冲击性能、抗疲劳性能、动能吸收性以及低密度等特点，并且没有“二次毁伤效应”，因而被广泛应用于装甲防护、车辆防护、人体防护以及其他工程防护领域，其动态力学行为和抗侵彻性能引起了国内外学者的广泛关注[1-5]。

采用有限元模拟了Kevlar纤维复合材料靶板在不同长径比破片冲击下的抗侵彻性能，破片初速度取值346m/s[6]，重点对破片侵彻靶板的时间、剩余速度、侵彻方式以及应力分布等进行了研究。

2 侵彻模型

2.1 几何模型

靶板为Kevlar纤维复合材料，长、宽、厚为120×120× 10mm；破片材料采用35CrMnSi钢板，质量为10g，形状采用圆柱形，长径比λ分别取值1、2、4、6、8、10，形状如图1。

图1 不同长径比的圆柱形破片

2.2 有限元计算模型

因为模型的对称性，靶板与破片均取1/2结构进行模拟计算。实际建模时靶板的尺寸为120×60×10mm。靶板与破片均采用8节点实体网格结构，为了提高模拟计算的效率，在破片与靶板撞击点附近采用致密的网格划分，其余部分采用稀疏的网格划分方式，如图2所示。在对称面上施加对称约束，在靶板侧面施加固定约束。……