织物/树脂复合柔性防刺材料的设计与穿刺性能研究

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无论是从事高危行业的人群,还是普通公民,都有可能在日常生活中面临锐器的威胁,因此防刺材料的研制受到了重视。目前国内的防刺服存在质量大、厚度大、穿着灵活性差和价格高等缺点,且高端防刺产品被国外垄断。为了制备更轻便、穿着更舒适且成本较低的防刺服,本论文在先前设计的织物/树脂复合柔性防刺材料的基础上对其进行进一步的研究和改进。  首先,对织物/树脂复合柔性防刺材料的动态穿刺过程进行了模拟。对有限元方法和ANSYS软件做了简单的介绍,利用ANSYS Workbench的显式动力学模块对测试刀具穿刺到单层织物/树脂防刺材料的树脂颗粒的过程进行了模拟,指定几何体的等效应力和等效应变为计算结果。观察树脂颗粒等效应力和等效应变云图、最大等效应力和最大等效应变随时间的变化曲线以及树脂颗粒剖面的等效应力和等效应变云图,研究了树脂颗粒在受到标准刀具穿刺过程中的等效应力和等效应变的变化情况。  其次,对4层织物/树脂防刺材料进行动态穿刺测试,在此基础上,研究了单层织物/树脂防刺材料和15层芳纶无纬布的静态穿刺性能,比较了它们各自的防穿刺特点。3层织物/树脂防刺材料与15层芳纶无纬布以不同的方式叠加后进行动态穿刺性能测试,得到一种具有较好防穿刺性的“三明治”式叠加方法。  另外,已制备的织物/树脂防刺材料的空隙是防刺的薄弱环节,因此设计了一种Z形防刺靶片,并使防刺靶片按一定的规律排列在基布上,使得任意穿刺的刀具都能刺到防刺靶片上,防刺材料在具备防刺性能的同时又具备一定柔性。选择抗冲击性和韧性较好的聚碳酸酯作为防刺靶片的原材料。利用一种高新制造技术——快速成型法中的熔积成型法制造Z形防刺靶片。对单层防刺材料进行了准静态穿刺测试,比较单层防刺材料各位置处的准静态穿刺性能。对单层防刺材料和叠加的两层防刺材料的防动态穿刺性能进行了测试,比较了单层和两层防刺材料各位置处的动态穿刺性能。  最后,对全文进行总结。
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