基于LS-、DYNA的彈丸入射單層Twaron織物的仿真研究.pdf

1、當前，彈丸入射防彈衣的研究有著廣泛的應用價值。對這一過程的研究在認識防彈衣破壞機理，材料的失效過程與方式，新型編織方式的改進等方面都有著重要的參考意義。但是彈丸入射防彈衣的過程非常短暫，是一個包含材料非線性、幾何大變形、高應變率等問題的過程。涉及的變形、應力、速度、能量等變量隨時間的變化規(guī)律難以在實驗中準確獲得。目前，數值仿真計算已成為研究此類瞬態(tài)動力學的重要手段。
　　長期以來，對于防彈衣模型往往只是采用簡單的平面單元進行建模仿

2、真，防彈衣所使用的高聚合芳綸類纖維材料的粘彈性往往被忽視，纖維材料的本構模型缺少認識，彈丸與織物的接觸過程中，材料的微觀破壞機理及其過程的研究極其缺乏，這些都造成了仿真研究的精度不準確。為了滿足工程的需要，必須試圖解決和克服上述的困難。
　　本文在研究了大量有關復合式防彈衣材料及結構特點和有限元建模方式的文獻基礎上。通過對單層Twaron材料在彈丸沖擊下彈體速度、動能隨時間的變化，沖擊節(jié)點最大位移，以及單層Twaron材料Von

3、Mises等效應力變化進行了較為詳細研究，通過Lambert-Jonas方程，研究了不同的防彈衣建模方式情況下的動力學響應和彈丸的臨界速度，比較了這兩種建模方式的優(yōu)缺點，以及提出了一種優(yōu)化的復合建模仿真方式。本文研究的主要內容有:
　　(1)對復合式防彈衣材料的發(fā)展歷程、防彈機理，Twaron材料的本構模型、動力學特性做了較為詳盡的論述，應用HyperWorks有限元分析軟件，建立了傳統(tǒng)二維平面殼單元和三維平紡式編織型殼單元防彈衣

4、的有限元模型，包括網格劃分、接觸連接處理和載荷及邊界條件施加?；贚S-DYNA平臺，數值仿真分別得到臨界速度并與物理實驗的數據進行比較以及闡述了織物破壞的微觀過程與機理。
　　(2)比較分析兩種不同的建模方法，提出了Twaron織物的十字交叉復合殼單元建模的方法，該方法既較為真實地模擬了織物的破壞機理，又節(jié)約了計算時間保證了數值的精確度，為以后其它相關問題的研究提供一定的參考和理論基礎。
　　(3)在平紡織物的仿真分析基礎