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层压复合材料靶板的动态点冲击响应 熊杰唐菊顾伯洪周国泰 ( 浙江工程学院杭州，3 1 0 0 3 3 ) ( 东华大学)( 总后军需装备研究所) 摘耍：利_ I ；| H 砒m 蛐n 压杆技术研究了冲击能量与靶板中心永久挠度的美系、冲击能量与靶板能量吸收率的关系。 关键词：层压复台材料靶板点冲击冲击变形H 0 p k i 附如压杆技术研究 中圈法分类号：1 S1 0 66 文献标识码：A 金属薄板受弹体冲击产生变形的问题已有大量 研究“。1 ，但有关层压复合材料靶板冲击变形的研 究文献相对较少。础i d l c o 等人。使用了阴影奠尔图 形和高速摄影相接合的方法，获得了冲击过程中靶 板的整个变形历史。嗽e d a 等人“J i 酲过使用表面和 埋置应变片的方法获得了受弹道冲击的复合材料层 骶板中弹性波的时间历史，确定了与靶板的破坏直 接有关的波的性质和类型。本文则将 1 0 p k i m o n 压杆 技术引入层压复合材料靶板动态点冲击响应研究， 探训了冲击能量与靶板中心永久挠度的关系、冲击 能量与靶板能量吸收率的关系。 l实验 1 1试样 采用的试样有：Oo 9 0 哺层的芳纶( T w ) 织物 树脂层压复合材料靶板，层数分别为3 、5 、7 、1 0 ；O 。 9 ( ) o 铺层的高强聚乙烯醇( p v A ) 织物热固性和热塑性 树脂层压复合材料靶板，层数均为1 0 ，有关特征参 数参见表1 、表2 。 表l n 咖、P v 织物规格 织物原纱细度织物密度织物组织面密度来源 ( d ) ( 根1 0 )( 斯n 2 ) 经纬经纬 h w ( sJ 3 3 6 0 6 7 6 6 平纹4 6 0A k P v A 3 0 0 0猢1 0 09 4 平纹4 1 0K 岫v 表2 层压复台材料靶板特征参数 试样类号纤维织物树脂含量面密度纤维备注 层数( ) ( k g m 2 )取向 T 1T w 蛐n31 98 l7 2 1o 。9 0 。热固性树脂 nT W 蜘l51 98 28 6 9 妒9 0 。热周性树脂 1 3h m 硼7 1 9 84 0 1 70 。9 妒热周性树脂 T 4n 1 01 9B5 7 3 3 妒9 0 。热固性树脂 P 僻) W Al oI o4 4 5 8 l o 口9 0 。热固性树脂 P )P v AI o1 5 34 8 4 6 妒9 旷热塑性树脂 教育部科学技术研究重点项目( 地方0 2 0 6 4 ) 浙江省教育厅资助项目 ( 0 0 0 l 忉1 1 出，未添加纳米粒子的聚酯膜表面凹凸不平，纳米粒 子的加入使三种膜表面较为平整。通过光学显微镜 看到的膜内部的粒子分布均匀，说明舔加纳米粒子 后的聚酯膜的外观有了很大改善。 3结论 1 本研究提供了三种修饰纳米氧化钛表面的 方法，能够使纳米氧化钛均匀地分散在乙二醇中。 2 将三种处理的纳米粒子添加在聚酯聚合体 系中，改善了聚醋表面形态，证明这三种分散是有效 的分散。 参考文献 l 张立德等，纳米材料和纳举结搀北京：科学出版社2 0 0 J 2 乌学东等表面修饰二氧化钍纳米粒子的结构表征及形成机理 ( t 。) 添加2 氧化钛的檗酯 ( d ) 掭加3 氧化钛的聚酯 物理化学学报，2 0 0 1 ( 4 ) ：3 0 5 。3 0 9 围7纯蝌刖惟j 舔加纳米粒子后的聚酯膜的表面形态比较 3 蚶辽等邮的酸度对聚醣反应的影响聚酯工业，2 。【玎“J ：4 8 2 5 聚酯表面形貌观察 4 烈Nu n g 时d P ，P I 岫s u p 。鼬T i o ：b yH 讪d 曲J0 r 将三种处理后的氧化钛分散在由图7 中可以看w u h mu “畸，2 0 。0 ( 凹) ：2 5 2 9 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 1 2实验装置和原理 就越小。随着冲击能量的增加，中心永久挠度的增加 本研究采用了H 0 p k i ，。压杆作为加载装置，产 幅度减小。这是因为在冲击的起始阶段，靶板主要是 生一冲击载荷，并通过测量入射波e m ) 、反射波r l “ 弯曲，因此，靶板的弯龃刚度决定了曲线的起始斜 确定冲击过程中靶板的能量吸收。实验装置如图l 率。随着中心挠度增加，面内拉伸作用突出，能最通 所示，相应的检测系统和冲击拉伸试验装置与文献 过靶板大量的塑性变形而耗散。从图3 ( b ) 可知，在 【5 相同。 相同的冲击能量情况下，1 0 层热塑性P 、r A 靶板的中 人轩 直垒片B 扳 襄3靶板中心点冲击测试结果 试样层散厚度面密度冲击能量永久挠度 底盅j 型生j 虹尘璺j 卫尘竺L 一 T 1 131 2 6l7 2 l3 88 5l J O 圈1动态冲击测试装置不意嘲 靶板为圆形，受试面直径1 m ，压杆垂直正对 试样中心，每次测试前使压杆与试样接触。图2 显示 了实验过程中H 0 p k i r ，一压杆记录的典型波形。 待求参量与入射波、反射波的关系如下： f 人射波能E ，t J = 尉c 。j 。E2 j 出 fL 反射波能量：E J = E A c oJ ；( I J 出 靶板吸收能：E 。r f J = E 。r 一一E ，r J 靶板能量吸收率：口r f J = E 。r t J E ，jx1 0 0 式中：A 、E 、c o 分别为H 0 p k i r B 0 n 压杆的截面积、 弹性模量和弹性渡速。 时问，p 圈2 动态冲击典型波形 2 结果与讨论 2 1 冲击能量与靶板中心永久挠度的关系 表3 显示了点冲击的实验测试结果。图3 显示 了冲击能量与靶板中心点永久挠度的关系。 图3 ( a ) 显示了同一材料不同厚度靶板中心点 冲击能量与永久挠度的关系。图3 ( b ) 则显示了厚度 相近的三种l o 层靶板中心点冲击能量与永久挠度 的关系，考虑到面密度的关系，在图中也显示了7 层 T w a r o n 靶板的测试结果作为参考。从图3 ( 8 ) 可知， 在相同冲击能量的情况下，靶板越厚，中心永久挠度 冲击髓量盯 ( b ) 圈3冲击能量与靶扳中心永久挠度的关系 垮吼m u H 趋m b ”¨ ”也 他 u 巧 盯 = 兮斟 髓 确 憎 m m m 强 m 刀 姐 洲扭扭 g 撕 旺 懈勰 懈蜢 研他 ；曼似鲫螂鲫栅唧瑚缁跚跏蛳蜥 L L 置 置 t t t t i i t 4 乱乱 拍 拍培 坫 ! 。 幅 坫 叭 m 叭如 鲫 如 3 3 5 5 5 5 5 7 7 7 m m m m m m 卅m弘m俳弘弘m m阱m悱 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark 心永久挠度最大，热固性P 、，A 靶板其次，靶 示了l o 层1 k m 、P 、慷，和n n 仃P 1 年巴板在冲击能量 板最小。考虑到三种靶板虽然层数相同，但面密度 大致相同的情况下，能量吸收率与冲击能量的关 不同，因此，以7 层h 。靶板作对比，同样可以看 系。从图5 可知，P V A ¨就板能量吸收率较高，h 一 到7 层h 。靶板具有较小的中心永久挠度。 靶板较低，w A 仃P 】靶板在冲击过程中，由于弯曲剐度 2 2冲击能量与靶板能量暇收辜的美系 较低，易于产生塑性大变形，在相同的冲击能量作用 图4 显示了5 层T W 。n 靶板冲击能量与能量吸 下，冲击力持续时间延长，脉冲幅值有所降低，因而 收率的关系。由图4 可知，随着冲击能量的增加，靶 具有相对较高的能量吸收率。而h m m 靶板剜相 板的能量吸收率将有所降低，但降低的幅度将逐渐 反。 减小。这是因为当压杆撞击靶板时，一部分能量将 转化成靶板的塑性变形能，另一部分将被反射回压 杆。当冲击能量( 速度) 增加时，靶板响应的局部效 应增强以及靶板的冲击点局部区域由于应变率效应 使反射的能量占冲击能量的比例稍有增加。图5 显 圈45 层T 删m 靶扳冲击能量与能量暇收率的关系 朋5】0 层1 椭、P n 船，和P y A 髀意板能量吸收宰比较 3 结论 同一材料不同厚度靶板在相同冲击能量的情况 下，靶板越厚，中心永久挠度越小，随着冲击能量的 增加，中心永久挠度的增加幅度减小；在面密度相近 的情况下，不同材料靶板受到相同冲击能量时，热固 性树脂靶板产生中心永久挠度最小，热塑性 树脂P v A 、靶板产生中心永久挠度最大，热固性树 脂n 值】靶板介于两者之问；当冲击能量提高时，靶 板响应的局部效应增强，能量吸收率下降；在相近冲 击能量的情况下，热塑性树脂A 。，靶板具有较高 的能量吸收率，而热固性树脂靶板能量吸收 率较低，热固性树脂P 性介于两者之间。 参考赉料 l N I 砒d 柚J B n 南哪日出lo f l 晰I ' ·虹s u b i 螂。d 蛔l 岬_ 心他 b 耐吨一 R e r h ，f 钿I ：n 删咀划Q 瞄d 日i 啪h t J 1 | | 州 蛳E J 鲐9 ( 8 J ：l 毋一1 7 0 2 件砒G N 矗d a 如珂I 岫0 fT 哳P I _ 酷s u M 删协岫一 m 咒b d 吨一 椭。脯：b 咖溉珥正s b ，d 皓h J 1 呷耐 B 。桃，1 9 田( 甜：1 7 l 1 8 6 3K d 池o 吐一M d h 商hM 曲副而雌雨描岫0 u t 一。f H 龃e b e h 6 I b n gI _ ¨J 1 q E 砘，1 嘶f 2 J ：1 口一1 3 3 4 T 址e h N H d h 跏舶蛐呲b 阿矗岫啦咂肪H i 日蛐h p 驸dc 0 呻商忙h 血她J ( 砷M 越、l 蛔l ( 1 5 ) ：l 钌一】7 4 5 熊杰等芳纶织物一树脂复台材料的动态拉忡实验研究纺 织学报，( 5 1 ：3 9 4 2 芝R ；薜羞 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkRemover.com to remove the watermark