弹丸高速撞击下玻璃复合装甲的损伤机理

学术精汇

作者：

黄友奇1 史刘彤2 高玉波*2 李志豪2 黄翱翔1

作者单位：

1. 中国建筑材料科学研究总院有限公司2. 中北大学航空宇航学院

摘要：

玻璃叠层复合装甲具有良好的透光性和抗冲击性能，广泛应用于军事和民用防护领域。由于玻璃容易发生失效或破碎，为了获得靶板的冲击损伤机制，开展了钢球高速撞击下的试验和数值模拟研究。结果表明，在第1层玻璃破碎锥和应力波传播的作用下，第2层玻璃破碎锥体积和整体损伤面积显著大于第1层玻璃。弹丸高速撞击下，玻璃层形成了大量径向和环向裂纹，其中，在Rayleigh波作用下形成的环向裂纹可以阻止径向裂纹传播造成的次生裂纹扩展。根据损伤程度不同，玻璃层分为粉末区、小尺寸碎片区、大尺寸碎片区和径向裂纹区。受应力波传播、靶板弯曲变形以及破碎玻璃的体积膨胀共同作用，玻璃层沿厚度方向出现了竖向裂纹和平行破碎锥面的斜向裂纹。玻璃之间聚氨酯黏结层可造成竖向裂纹偏转，在一定程度上阻碍了裂纹沿厚度方向传播。玻璃/聚氨酯/聚碳酸酯之间，受介质波阻抗不同，导致界面的剪切波作用，胶层出现了局部分层现象。聚碳酸酯依靠自身的塑性变形聚集了破碎装玻璃颗粒，形成了局部高应力状态区域，完成了对弹丸的持续阻碍作用。因此，聚氨酯胶层的变形主要为破碎锥对其直接剪切作用所致。

关键词：

玻璃复合装甲抗弹性能损伤机制应力波传播

刊期：

2025，2（39）

所属栏目：

高压下物质的动态响应

基金资助：

国家自然科学基金(12172337,11702257),山西省应用基础研究项目(20210302123022)

分类号：

TJ04; TQ171.1; O521.9

DOI：

10.11858/gywlxb.20240836

页数：

页码：

42-51

来源期刊

高压物理学报

Chinese Journal of High Pressure Physics