防弹织物缝合结构的界面载荷传递与能量吸收行为实验研究

Interfacial load transfer and energy absorption behavior for stitched ballistic fabrics are studied using experimental and theoretical methods. Standard method for yarn pull-out test is developed to evaluate the shear deformation process for unstitched and stitched fabrics under projectile impact. The curve of yarn pull-out force and displacement is used to study the interfacial load transfer and energy absorption capacity for the fabrics. Using micro-Raman spectroscopy and full-field optical method, the fabric deformation processes under single yarn and multiple yarn pull-out tests are provided. The relation between sliding friction, crimp interchange and interfacial shear load transfer is developed. The influence of pull-out manner, sample size, woven geometry and fabric stitch configuration on the fabric shear deformation is discussed. The interfacial load transfer model for yarn is established on experimental mechanics. The interfacial load transfer mechanism and energy absorption behavior for the stitched ballistic fabrics are investigated by high-speed ballistic impact experiments.

对防弹织物缝合结构的界面载荷传递与能量吸收行为进行实验研究与探索。发展模型化的纱线拉拔测试技术，通过研究未缝合与多向缝合织物受冲击的剪切变形过程，得到纱线拉拔力与位移曲线，来评价织物的界面载荷传递和能量吸收能力；通过微拉曼光谱精细测试和全场光力学分析手段，提供单纱和多纱拉拔测试中织物的变形过程，揭示纱线摩擦滑移、卷曲互换与界面剪切载荷传递之间的联系；研究拉拔方式、试样尺寸、编织几何和织物缝合构型等宏细观参数对织物剪切变形参数的影响；从实验力学角度建立起纱线界面载荷传递模型，结合高速弹道侵彻冲击实验来探讨防弹织物缝合结构界面载荷传递机制和能量吸收行为。

对防弹织物缝合结构的界面载荷传递与能量吸收行为进行实验研究与探索。发展模型化的纱线拉拔测试技术，通过研究未缝合与多向缝合织物受冲击的剪切变形过程，得到纱线拉拔力与位移曲线，来评价织物的界面载荷传递和能量吸收能力；通过微拉曼光谱精细测试和全场光力学分析手段，提供单纱和多纱拉拔测试中织物的变形过程，揭示纱线摩擦滑移、卷曲互换与界面剪切载荷传递之间的联系；研究拉拔方式、试样尺寸、编织几何和织物缝合构型等宏细观参数对织物剪切变形参数的影响；从实验力学角度建立起纱线界面载荷传递模型，结合高速弹道侵彻冲击实验来探讨防弹织物缝合结构界面载荷传递机制和能量吸收行为，开展的工作和取得的结果如下：.（1）推导了多纤维应变的拉曼测量公式，提出了单纱等效应力测量的微拉曼光谱法，建立和表征了纱线应力与拉曼频移之间的联系。.（2）从宏观角度研究了单纱拉拔测试中的屈曲伸长、摩擦滑移现象和载荷传递行为。.（3）采用拉曼光谱法从细观角度研究了单纱拉拔测试中的屈曲伸长、摩擦滑移现象和载荷传递行为。.（4）采用拉曼光谱法从细观角度研究了织物顶出测试中载荷传递行为。.（5）出版专著总结了微拉曼光谱方法在硅、多孔硅、碳纳米管、纤维复合材料等方面的应用进展。.（6）发展结构分析的数字光测力学方法及其应用。. 本项目从本质上建立纱线载荷传递模型，探索研究弹头与织物的交互作用和能量吸收机制，为防弹织物冲击力学问题提供必要的力学测试方法和全场观测工具，有助于软织物结构的防弹性能优化设计，这不仅对实验力学学科的发展以及与纺织学科的交叉融合具有积极意义，而且在国防军工领域具有重要的科学研究意义。