刘璐璐， 柳 旭， 赵振华， 罗 刚， 陈 伟

(南京航空航天大学 能源与动力学院 航空发动机热环境与热结构工业和信息化部重点实验室，南京 210016)

高强度纤维织物被广泛应用于抗冲击领域，其中一项典型应用是作为航空发动机的风扇包容机匣[1-2]，即“软壁机匣”。其典型结构是在金属机匣外缠绕Kevlar织物，与金属机匣相比，具有成本低、质量轻、包容能力强等优点。目前在Kevlar织物的高速冲击机理[3]、力学行为[4]与数值分析方法[5-6]等领域已开展大量研究。高强度纤维织物的抗冲击性能主要影响因素包括：纤维力学特性、织物结构、织物层数、边界条件等，其中摩擦特性也是影响织物能量吸收的重要因素[7]。

剪切增稠液体(shear thickening fluid, STF)是一种非牛顿流体，通常为胶质悬浮液，其黏性随外载发生变化[8]。当剪切速率超过临界值时，STF的黏度急剧增加，当降低剪切速率后，STF从固态恢复到了初始的流体状态，这种剪切增稠行为可以由 “粒子族”理论[9]解释。由于其特性，近年来STF开始被研究应用于高强度纤维织物中，以提升织物的防弹和防刺性能。Haris等[10]开展了STF浸渍Twaron织物的冲击试验，结果表明，复合STF的Twaron织物能够提供更优越的冲击防护效果。Park等[11-12]在1 000～2 000 m/s的速度范围内对STF浸渍Kevlar织物开展了高速冲击试验，结果表明，STF可以使Kevlar织物的能量吸收特性提升约70%，使5层的STF-Kevlar织物的能量吸收特性相当于8层的纯Kevlar织物。STF对Kevlar织物高速冲击机理的影响：一方面是STF黏度特性在冲击过程中发生变化，此物理过程可以耗散部分能量；另一方面是STF的存在使织物中的纤维间、纱线间的摩擦作用显著增加。……