铝/橡胶/凯夫拉混合多层结构的冲击响应：实验与数值评估

《Scientific Reports》：Impact response of aluminum/rubber/kevlar hybrid multi-layers: experimental and numerical assessment

　　

摘要

本研究调查了在高速弹丸冲击下，单独的橡胶层和凯夫拉织物层在提升铝层性能方面的有效性。采用实验与数值相结合的方法来分析混合多层防弹盾牌的行为。测试了四种试样配置：薄铝层、铝/橡胶双层、堆叠式铝/橡胶/凯夫拉多层，以及间距式铝/橡胶/凯夫拉多层。使用轻气枪装置以 165 m/s 的冲击速度发射 9.32 g 的弹丸，并使用高速摄像机测量残余速度。结果表明，在铝板中添加薄橡胶层使弹道极限提高了 60.4%。此外，将凯夫拉织物整合到混合面板中使弹道极限提高了 9.96%，而在凯夫拉织物与双层之间引入 15 mm 间距使弹道极限比双层配置提高了 34.29%。使用 LS-DYNA 软件进行有限元分析（FEA），以模拟弹丸穿透过程中的弹道行为和失效机制。对经验证的模型进行了全面的参数研究，并详细讨论了结果。