摘要
本文旨在探讨树脂整理对芳纶织物力学性能以及对芳纶织物防弹靶板冲击响应的影响。设计了三种纱线屈曲不平衡的织物，并通过树脂涂层制备了相应的芳纶复合材料。为了确定树脂整理对不同屈曲织物靶板弹道性能的影响和树脂含量对织物靶板防弹性能的影响研究，采用实验的方法测试了芳纶织物及其涂胶织物的力学性能（拉伸性能、面内剪切、横向剪切性能、弯曲刚度和纱线抽拔），并分别采用弹道测试和有限元模拟的方法探究了树脂含量对织物靶板防弹性能的影响。本文主要研究的工作如下： （1）设计了三种不同屈曲的织物（62×58，62×62，62×65）。然后，选取62×62织物，对其进行树脂整理设置了五种质量分数（3%、8%、14%、20%和30%）的涂胶织物。对以上材料进行了拉伸、横向剪切、面内剪切和弯曲等基本力学性能测试，并通过纱线面内抽拔实验测试纱线之间的粘结力。实验结果表明：对于不同屈曲的织物，62×65的拉伸载荷最大，62×58最小，这是由于62×65试样拉伸宽度25mm内受力纱线根数多。对同种规格的织物，对同种规格的织物，树脂整理后，横向剪切性能和弯曲性能随树脂含量的增加而增加，纱线之间的粘结力随树脂含量的增加而增大。拉伸载荷随树脂含量的增加而增大，但增加达到14%时拉伸载荷趋于平稳。面内剪切性能随着树脂含量的增加先增加后趋于稳定，最佳树脂含量为14%。 （2）对三种不同屈曲的织物（62×58，62×62，62×65）靶板以及进行相同树脂整理靶板（树脂含量均设置为3%）进行四层穿透测试。弹道实验结果表明，不平衡屈曲对织物弹道冲击的能量吸收有积极的影响。当经纱比纬纱屈曲比提高1%时，比能量吸收提高13.64%-23.8%。经过树脂整理后，屈曲对防弹性能的影响不明显。这是由于树脂整理后的芳纶织物的纱线的可滑移程度被束缚，纱线的抗抽拔性能变差。这些研究结果为提高织物的抗冲击性能提供了指导。对62×62织物靶板以及涂胶织物靶板进行4层的穿透和24层的非穿透的防弹性能测试，计算穿透靶板的EA（吸能）和SEA（比吸能）和非穿透靶板的弹坑深度BFS和直径。结果表明，对于穿透测试，织物靶板的吸能和比吸能最大，表明防弹性能最好。树脂整理后的涂胶织物靶板，树脂含量14%时靶板吸能和比吸能最好。对于非穿透测试，织物靶板的弹坑最深,直径最小，而树脂整理后树脂含量14%的靶板弹坑深度最小但直径最大。 （3）使用ABAQUS软件对靶板弹道性能进行模拟。分别选择用纤维级别细观尺度的Fiberbundles模拟织物靶板，用纱线级别的细观尺度模拟树脂含量为3%的靶板，用纱线和树脂板的多尺度模拟14%的涂胶织物靶板。并且从剩余速度和损伤形态等方面验证了模型的有效性。通过模型输出的剩余速度，动能、摩擦能和应变能的变化，以及应力分布范围等参数计算了靶板的吸能，分析表明，织物靶板能效果最好，应力波传播最广泛，其主要吸能方式是纱线的拉伸抽拔。而树脂含量14%的靶板，由于树脂的存在束缚了纱线的可滑移程度，限制了应力波的传递，其主要吸能方式是剪切和基体的脱散和开裂。
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