《表1 纱线连续体模型的弹性参数》

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《子弹侵彻钢板与织物的有限元模拟分析》

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为了研究以防弹钢板和防弹织物为原料的复合装甲的防弹性能，利用LS-DYNA软件模拟了56式钢芯弹侵彻3.3 mm厚的A型钢和10层UHMWPE平纹织物的过程。56式钢芯弹模型和平纹织物的模型如图1所示，侵彻模拟的初始状态如图2所示。子弹模型的尺寸参考文献[12]，与实际尺寸基本保持一致，对一些结构做了适当简化，以控制网格的质量和数量，其有限元网格如图3所示，显示冲击模拟的初始状态。钢板（长度和宽度尺寸与织物相同，50.6 mm×50.6 mm）与织物和弹丸发生接触的部分采用较小的网格尺寸；织物共有10层，纱线的线密度为133.33 tex(1 200D），经纬密均为92根/10 cm，单层面密度210 g/m2。为建立织物的模型，测量了织物的以下参数：纱线的中心位置厚度a=0.195mm，相邻纱线的间距b=1.118mm，纱线的宽度c=0.976 mm，为了避免网格划分时出现四面体单元，假设纱线边缘的厚度d=0.030mm。纱线的横截面假设为凸透镜形状，纱线的屈曲用周期性余弦曲线表示。UHMWPE纤维的密度是0.97 g/cm3，纱线选用正交各向异性材料模型，弹性参数见表1。织物中纱线长度方向的弹性模量E11=109.39 GPa，在其他两个方向的弹性模量值（E22和E33）降低2个数量级。剪切模量值（G12，G13和G23）降低3个数量级，纱线内部纤维比较松散，设置泊松比为0。失效模型采用最大等效应力失效准则判断材料的破坏，纱线受到的最大等效应力超过3.06 GPa时，材料失效。模拟中考虑弹丸与弹靶的接触和钢板与织物的接触，接触类型采用面面侵蚀接触，摩擦系数μ=0.10[13]。单元类型为8节点的常应力体单元，为节约计算时间，建立四分之一模型，模型共包含366 138个节点，175 072个单元。