本文關(guān)鍵詞：Kevlar三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物制備及其抗沖擊性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于地區(qū)局勢(shì)的不穩(wěn)定,恐怖襲擊事件的頻發(fā),促進(jìn)了防彈衣的發(fā)展需求。近年來(lái),高性能纖維增強(qiáng)三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物復(fù)合材料在抗沖擊領(lǐng)域的研究越來(lái)越受關(guān)注。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)典三維結(jié)構(gòu)具有不同的性能特點(diǎn),而單一的三維組織結(jié)構(gòu)構(gòu)成的復(fù)合材料無(wú)法全方位的滿(mǎn)足復(fù)合材料的性能要求,多種變化、更加復(fù)雜的三維組合結(jié)構(gòu)具有更好的綜合性能。本文以Kevlar三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物為研究對(duì)象,探究了三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的制備與抗沖擊性能,旨在研究設(shè)計(jì)出更加輕柔、防彈性能更強(qiáng)的防彈衣。就此,本文選用芳綸纖維(簡(jiǎn)稱(chēng)Kevlar)和高強(qiáng)聚乙烯纖維(簡(jiǎn)稱(chēng)UHMWPE)原料,設(shè)計(jì)并在改造后的普通織機(jī)上制備完成了1組五層經(jīng)典三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物和3組五層不同結(jié)構(gòu)單元數(shù)量比的正交和準(zhǔn)正交、正交和角聯(lián)鎖、準(zhǔn)正交和角聯(lián)鎖的三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物;測(cè)試分析了所制機(jī)織物的厚度、平方米克重及交織阻力,同時(shí)采用彈道侵徹測(cè)試,結(jié)合織物的厚度、克重和交織阻力從纖維原料選擇、經(jīng)典三維結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)組合方式和垂紗接結(jié)方式四個(gè)方面深入分析三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的彈道侵徹破壞形貌和彈道沖擊特征,并探究了三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的防彈機(jī)理,提出了三維組合機(jī)織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文主要得到以下結(jié)論:(1)對(duì)比Kevlar和UHMWPE纖維原料,UHMWPE經(jīng)典三維結(jié)構(gòu)織物的抗沖擊性能要優(yōu)于Kevlar經(jīng)典三維結(jié)構(gòu)織物,而Kevlar三維組合織物的抗沖擊性能優(yōu)于UHMWPE三維組合織物。(2)經(jīng)典五層貫穿三維機(jī)織結(jié)構(gòu)中,正交結(jié)構(gòu)機(jī)織物的抗沖擊性能最優(yōu),準(zhǔn)正交結(jié)構(gòu)機(jī)織物次之,角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)最差。(3)Kevlar三維組合結(jié)構(gòu)的單元結(jié)構(gòu)數(shù)量與織物的抗沖擊性能不存在線性關(guān)系,正交和準(zhǔn)正交結(jié)構(gòu)的組合表現(xiàn)出最佳的抗沖擊性能且對(duì)單一典型三維結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能有較大改善,而正交和角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)的組合,準(zhǔn)正交和角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)的組合對(duì)單一經(jīng)典三維結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能改善并不大。所有組合結(jié)構(gòu)中,1層正交結(jié)構(gòu)單元和4層準(zhǔn)正交結(jié)構(gòu)單元的組合表現(xiàn)出最佳的抗沖擊性能。(4)將垂紗貫穿性接結(jié)方式改變?yōu)槠郊y接結(jié),對(duì)正交結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能影響不大,而準(zhǔn)正交結(jié)構(gòu)機(jī)織物的抗沖擊性能得到較大改善。(5)彈道侵徹三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的沖擊破壞形貌:抗沖擊正面沖擊點(diǎn)附近區(qū)域微微下凹,侵徹區(qū)域?yàn)閳A形的空洞,彈孔表面和內(nèi)部有斷面整齊或呈犬牙狀粗糙的纖維。而抗沖擊背面沖擊點(diǎn)附近區(qū)域微微隆起,變形區(qū)域近似菱形或圓形,沖擊點(diǎn)經(jīng)、緯方向上的紗線受抽拉明顯,彈孔處有明顯受抽拉而出的紗線和斷裂纖維。(6)彈體侵徹三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的能量吸收形式:三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物對(duì)彈體動(dòng)能的吸收主要表現(xiàn)為纖維沖塞剪切和紗線拉伸抽拔兩個(gè)過(guò)程。彈體在沖擊前期,由動(dòng)能轉(zhuǎn)變的應(yīng)力波要大于纖維斷裂功,織物抗沖擊正面表現(xiàn)出明顯的沖塞破壞,纖維受彈體剪切斷裂。在彈體沖擊后期,彈體動(dòng)能轉(zhuǎn)變成應(yīng)力波沿接觸紗線向經(jīng)、緯方向傳播,同時(shí)又有接觸紗線向相互交織的紗線傳播,形成一個(gè)應(yīng)力面。(7)三維組合機(jī)織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì):三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物沖擊面的紗線結(jié)構(gòu)可選擇正交結(jié)構(gòu),以應(yīng)對(duì)沖塞剪切效應(yīng);沖擊背面的紗線結(jié)構(gòu)可選擇準(zhǔn)正交結(jié)構(gòu),以應(yīng)對(duì)拉伸抽拔效應(yīng);垂紗接結(jié)方式可采用分層接結(jié),保持沖擊面紗線的挺直狀態(tài),加大沖擊背面紗線的交織緊密情況,擴(kuò)大應(yīng)力波的傳波面。
【關(guān)鍵詞】：三維組合結(jié)構(gòu) 三維立體織造 芳綸包纏工藝 抗沖擊性能 防彈機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TS101.923
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-12
• 第一章 緒論12-18
• 1.1 課題研究目的與意義12
• 1.2 三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 Kevlar纖維的概述及其應(yīng)用現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物生產(chǎn)技術(shù)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物抗沖擊性能的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容17-18
• 第二章 三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-25
• 2.1 基本術(shù)語(yǔ)18-19
• 2.2 三維組合機(jī)織結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求19-20
• 2.2.1 力學(xué)性能要求19
• 2.2.2 可織造性要求19-20
• 2.3 三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)20-24
• 2.3.1 經(jīng)典三維結(jié)構(gòu)特征20-21
• 2.3.2 正交/準(zhǔn)正交三維組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21-22
• 2.3.3 正交/角聯(lián)鎖三維組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22
• 2.3.4 準(zhǔn)正交/角連鎖三維組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-23
• 2.3.5 平紋垂紗三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的制備工藝25-53
• 3.1 包纏線的制備25-30
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與原料25-26
• 3.1.2 紗線包纏工藝26-27
• 3.1.3 包纏線基本性能測(cè)試27-30
• 3.2 三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的制備30-44
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器與原料30
• 3.2.2 三維立體織造工藝30-39
• 3.2.3 織物基本性能測(cè)試39-44
• 3.3 三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的結(jié)構(gòu)特征分析44-51
• 3.3.1 織物表面特征分析44-47
• 3.3.2 織物截面特征分析47-51
• 3.4 本章小結(jié)51-53
• 第四章 三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的抗沖擊性能53-63
• 4.1 實(shí)驗(yàn)儀器與原料53-54
• 4.2 彈道侵徹測(cè)試實(shí)驗(yàn)54-57
• 4.2.1 彈道侵徹測(cè)試系統(tǒng)54-56
• 4.2.2 彈道傾徹評(píng)價(jià)指標(biāo)56-57
• 4.3 原料選擇對(duì)三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物抗沖擊性能的影響57-58
• 4.4 經(jīng)典三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物的抗沖擊性能58-59
• 4.5 結(jié)構(gòu)組合方式對(duì)三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物抗沖擊性能的影響59-61
• 4.6 垂紗接結(jié)方式對(duì)三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物抗沖擊性能的影響61-62
• 4.7 本章小結(jié)62-63
• 第五章 三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的防彈機(jī)理63-72
• 5.1 三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的破壞形貌分析63-69
• 5.1.1 經(jīng)典三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物的破壞形貌63-65
• 5.1.2 三維組合結(jié)構(gòu)機(jī)織物的破壞形貌65-68
• 5.1.3 平紋垂紗三維結(jié)構(gòu)機(jī)織物的破壞形貌68-69
• 5.2 纖維的防彈機(jī)理分析69
• 5.3 三維組合機(jī)織結(jié)構(gòu)的防彈機(jī)理分析69-70
• 5.3.1 沖塞剪切過(guò)程69
• 5.3.2 拉伸抽拔過(guò)程69-70
• 5.4 三維組合機(jī)織結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)70
• 5.5 本章小結(jié)70-72
• 第六章 總結(jié)與展望72-75
• 6.1 課題總結(jié)72-74
• 6.2 課題展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果79-80
• 致謝80

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本文編號(hào)：340048