科学研究

三维浅交弯联Kevlar/环氧树脂装甲材料弯曲性能的数值模拟

展开
  • 1.南通大学纺织服装学院,南通 226019;
    2.江苏锵尼玛新材料股份有限公司,南通 226400
王梦肖(1997-),女,硕士研究生,主要研究方向为装甲材料的研发,E-mail:1505559048@qq.com。

收稿日期: 2020-08-12

  修回日期: 2021-09-29

  网络出版日期: 2021-12-31

基金资助

江苏省高校自然科学研究重大项目(18KJA430011);江苏省大学生创新训练项目(202010304101Y);江苏省先进纺织工程技术中心开放基金重大项目(XJFZ/2018/02);南通大学纺织服装学院研究生自主创新项目(FZ201901)

Numerical simulation on bending property of Kevlar/EP armor material using 3D curved shallow-crossing linking weave

Expand
  • 1. School of Textile and Clothing,Nantong University,Nantong 226019;
    2. Jiangsu Jonnyma New Materials Co.,Ltd.,Nantong 226400

Received date: 2020-08-12

  Revised date: 2021-09-29

  Online published: 2021-12-31

摘要

为了探究三维浅交弯联芳纶1414纤维增强环氧树脂(Kevlar/EP)装甲材料在弯曲载荷下的力学响应,借助Pro/Engineer绘图软件,建立材料及弯曲压头的几何结构模型;利用ANSYS有限元软件,分析材料在0.5mm弯曲位移载荷下的力学响应。结果表明,当三维浅交弯联Kevlar/EP装甲材料长度尺寸较小时,材料在弯曲载荷作用下,剪切破坏是导致材料失效的主要因素。在剪切位置处,经纱、纬纱的应力分布均为:上层>中间层>下层。经纱起主要承载作用,纬纱次之,树脂只起辅助作用。材料破坏的主要模式是树脂的碎裂、纤维与树脂的严重脱粘等。

本文引用格式

王梦肖, 时娟娟, 沈文东, 黄晓梅, 曹海建 . 三维浅交弯联Kevlar/环氧树脂装甲材料弯曲性能的数值模拟[J]. 化工新型材料, 2021 , 49(12) : 161 -164 . DOI: 10.19817/j.cnki.issn 1006-3536.2021.12.034

Abstract

In order to explore the mechanical response of Kevlar/EP armor materials using 3D curved shallow-crossing linking weave under bending load,the geometric structure model of the materials and bending head was established by using Pro/Engineer drawing software.ANSYS finite element software was used to analyze the mechanical response of the material under the bending displacement load of 0.5mm.The results shown that when the length of Kevlar/EP armor materials using 3D curved shallow-crossing linking weave was small,shear failure was the main factor leading to the failure of the material under the action of bending load.At the shearing position,the stress distribution of warp and weft was as follows:the upper layer>the middle layer>the lower layer.The warp played the main bearing role,the weft second,and the resin played the auxiliary role.The main failure modes of the materials were resin fragmentation,fiber and resin serious debonding and so on.

参考文献

[1] 胡慧娜,裴鹏英,胡雨,等.三维机织物的分类、性能及织造[J].纺织导报,2017(12):26-30.
[2] 刘淑萍,刘让同.三维织物结构设计[J].纺织科技进展,2006,(6):42-46,48.
[3] 董孚允,王春敏,董娟.三维纺织复合材料的发展和应用[J].纤维复合材料,2001,(3):37-40.
[4] 黄新乐,林富生,孟光.三维纺织复合材料力学性能研究进展[J].武汉科技学院学报,2005,(4):11-15.
[5] 胡银生,余欢,王振军,等.织物结构对2.5D-C-f/Al复合材料微观组织与力学性能的影响[J].中国有色金属学报,2018,(12):2512-2522.
[6] 李典森,卢子兴,李嘉禄,等.三维编织T300/环氧复合材料的弯曲性能及破坏机理[J].航空材料学报,2009,29(5):82-87.
[7] 刘元坤,常浩,汤伟,等.织物及其复合材料的弹道冲击性能研究进展[J].纤维复合材料,2009,(4):47-52.
[8] 顾伯洪.织物弹道贯穿性能分析计算[J].复合材料学报,2002,(6):92-96.
[9] 王雅娜,曾安民,陈新文,等.2.5D机织石英纤维增强树脂复合材料不同方向力学性能测试与模量预测[J].复合材料学报,2019,36(6):1364-1373.
[10] Ma Y Y,Gao X P.Tensile property of 3D Orthogonal woven composite material[J].Shanghai TextileScience & Technology,2007,(2):5-7.
[11] Zhu J X,Liu Y,Zhu J,et al.Mechanical behavior of 2.5D (shallow bend-joint) and 3D orthogonal quartz(f)/silica composites by silicasol-infiltration-sintering[J].Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing,2012,532(1):230-235.
[12] 高雄.基于不同三维机织结构的碳纤复合材料整体力学性能研究[D].上海:东华大学,2017.
[13] 康凌峰.Kevlar三维组合结构机织物制备及其抗冲击性能的研究[D].杭州:浙江理工大学,2016.
[14] 龙祥,卢雪峰,周红涛,等.纬密变化对碳纤维/芳纶混编增强酚醛树脂材料弯曲性能的影响[J].化工新型材料,2016,(11):37-40.
[15] 赵磊,刘元坤,刘华,等.三维机织增强复合材料弹道冲击边缘部分有限元分析[J].纺织学报,2016,37(5):68-74.
[16] 全国纤维增强塑料标准化技术委员会.GB/T 1449—2005纤维增强塑料弯曲性能试验方法[S].北京:中国标准出版社,2005:371-376.
[17] 赵玉卿,姜峰,黄争鸣.纤维复合材料层合板在四点弯曲载荷下的损伤分析[J].复合材料科学与工程,2020(2):10-18.
[18] 沈观林,胡更开.复合材料力学[M].北京:清华大学出版社,2006.
Options
文章导航

/