弹道冲击是一个非常复杂的力学过程,主要取决于目标材料的不同设计、厚度、强度、密度和弹丸参数。由于高强力、高模量纤维的发展,大量纺织织物用于防弹衣设计。本研究主要目的是分析不同织物结构、层数及纱线间摩擦力的织物靶板的防弹性能。使用有限元模拟评估机织物在圆柱形弹丸以475 m/s的冲击速度下的防弹性能。该模型中织物设为边长为7.54 cm的正方形,采用四边夹紧的边界条件。层数变化为1、4、8和12层,纱线间摩擦力由静摩擦系数和动摩擦系数表示,设置了三个级别的纱线间摩擦力,考虑了五种织物结构包括平纹、五枚缎纹、八枚缎纹、十一枚缎纹和UD织物。主要从这些防弹织物靶板弹道冲击中的能量吸收、背面变形和失效机理等进行了分析。首先,研究了1层、4层、8层和12层的UD织物、平纹织物和五枚缎纹织物的防弹性能。随着纱线间摩擦力的增加,三种多层织物的总能量吸收、动能和应变能都增加,尤其是在多层条件下;而摩擦耗散能仅在纱线间摩擦力水平居中时达到峰值。织物结构对整体能量吸收的影响表现出这样一种趋势:当层数和纱线间摩擦都较大时,五枚缎纹织物成为能量吸收的最佳结构。通过应力分布分析,所有靶板都显示出在较低的纱线间摩擦力下,各层更容易断裂,而在相同的时刻,在较高纱线间摩擦力下各层仍然完好无损,且承担更多应力。此外,与其他两个织物结构靶板相比,多层缎纹织物靶板中剩余层中的应力分布更加均匀。由于缎纹结构是最好的吸能结构,在上述研究基础上,接着对比分析了五枚、八枚和十一枚不同浮长线的缎纹织物在纱线间摩擦力和层数下的弹道冲击性能。随着纱线间摩擦力的增加,三种不同层数和浮长缎纹织物的能量吸收都显著增加。对于浮长线的影响,由于较长的浮长线会使织物结构更松散,因此浮长较大的织物靶板变形较大。对于缎纹织物作为防弹层而言,浮长线并不是长度越长,其防弹性能越好。最后,从主、次纱线的作用、各层在多层体系中的作用、剪切应力和拉伸应力的传播等方面详细分析了五枚缎纹织物的弹道能量吸收机理和破坏机理。对于五枚缎纹织物,发现主纱线在冲击初期吸收更多的动能和应变能,而次生纱线在冲击后期吸收更多的动能和应变能。此外,纱线间摩擦力的增加会增强主次纱线的作用,使其吸收更多的能量。对于多层五枚缎纹织物靶板,随着纱线间摩擦的增加,系统中每层织物吸收的应变能和动能都会增大。然而,纱线间摩擦力增加也带了不利的影响,即虽加强前层织物的能量吸收性能,但削弱后层能量吸收性能。对于主纱线的断裂,在较高纱线间摩擦力下,前层的主纱线承受较大的拉应力和剪应力,而后层的纱线承受较小的拉应力和剪应力。