资帆　吴明涛　甘祖旺

摘要：为研究复合材料组成的复合装甲的抗侵彻性能，利用非有限元软件ANSYS/LS-DYNA对破片侵复合装甲进行数值模拟分析，针对芳纶纤维和超高分子量聚乙烯这两种复合材料，研究两种复合材料的不同体积占比对抗侵彻性能的影响。结果表明：超高分子量聚乙烯的抗侵彻性能优于芳纶，芳纶/超高分子量聚乙烯结构的抗侵彻性能随着超高分子量聚乙烯的体积占比的增加而增强。

关键词：复合装甲;复合材料;抗侵彻性能;数值模拟

引言

防护装甲能够阻止弹体以及爆炸产生的高速破片的侵入，有效保护人员和装备的安全。钢材是传统的防护材料，具有较高的强度和硬度，缺点是密度较大;纤维增强复合材料（芳纶、超高分子量聚乙烯等）具有密度低、比模量大、抗拉性能优异等优良特性，是理想的抗侵彻材料。芳纶纤维在具有较高的模量和强度、较低的密度等优势外，还同时兼具了耐腐蚀、抗疲劳等优点，是理想的抗侵彻材料;超高分子量聚乙烯纤维作为新一代的复合材料，在抗侵彻领域有着广泛的应用前景。本文利用数值模拟方法，分析了   纤维增强复合材料芳纶和超高分子量聚乙烯不同体积占比对抗侵彻性能的影响。对防护装甲在抗侵彻方面提供参考。

1  数值模拟与计算方法

1.1几何模型

利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA          进行复合装甲的侵彻仿真分析，破片为质量12.3g，直径10mm，高20mm的的平头圆柱体，与靶板的初始距离为5mm。靶板面内尺寸为200mm×200mm，因为模型为对称结构，所以建立了四分之一模型以此来提高计算的效率，在模型的边界处和对称面分别施加了固定约束和对称约束。……