Mecanwaith gwrth-fwled

Mae helmedau dur yn dibynnu ar galedwch y dur ei hun i wrthsefyll effeithiau, ond mae'r deunydd dur yn gynhenid ​​​​drwm. Felly mae helmedau gwrth-bwledi wedi'u gwneud o ddur yn swmpus, gan roi baich sylweddol ar ben a gwddf y gwisgwr.

Mae'r mecanwaith gwrth-bwledi o ddeunyddiau cyfansawdd resin wedi'u hatgyfnerthu â ffibr yn hollol wahanol. Yn y bôn, mae'n trosi egni cinetig taflegrau cyflym yn egni potensial y deunydd cyfansawdd ac yn ei amsugno neu'n ei wasgaru.

O safbwynt strwythur deunydd cyfansawdd, ar ôl cael effaith balistig, mae ffurfiau amsugno ynni deunyddiau cyfansawdd yn bennaf yn cynnwys tri math: toriad atgyfnerthu ffibr, toriad matrics resin, a dadlaminiad rhyngwynebol. Pan fydd bwledi cyflym yn effeithio ar y deunydd, mae'r ffibrau ar yr arwyneb effaith yn cael methiant cneifio cywasgu, tra bod y ffibrau ar yr wyneb gyferbyn yn cael methiant tynnol. Mae'r egni effaith yn lluosogi yn y deunydd cyfansawdd ar ffurf tonnau straen (gan gynnwys tonnau traws a thonnau hydredol), gyda'r tonnau hydredol yn lluosogi ar hyd echelin y ffibrau. Mae ymchwil wedi canfod, pan fydd tonnau hydredol yn cyrraedd safle'r ffin (hy, croestoriad edafedd ystof a weft y ffabrig), bydd rhywfaint o'r egni effaith yn cael ei adlewyrchu a'i arosod gyda'r tonnau hydredol gwreiddiol, gan achosi cynnydd yn yr egni effaith yn y sefyllfa honno, a thrwy hynny gychwyn toriad ffibr, fel y dangosir yn Ffigur 2.

Mae ffabrig uni-gyfeiriadol (UD) yn ffabrig cyfansawdd sy'n cynnwys nifer fawr o ffibrau perfformiad uchel mewn un cyfeiriad yn unig. Dangosir ei strwythur yn Ffigur 3.

Yn y math hwn o strwythur ffabrig, nid oes unrhyw bwyntiau croestoriad rhwng edafedd ystof a weft, sy'n caniatáu i donnau hydredol ymledu ymhellach heb adlewyrchiad. Felly, mae perfformiad balistig ffabrigau uncyfeiriad (UD) yn gyffredinol well na pherfformiad ffabrigau wedi'u gwehyddu â phwyntiau croestoriad. Mae ffabrigau tri dimensiwn (3D), oherwydd eu nodweddion strwythurol gyda mwy o blygu ffibr a chrychni, yn arddangos galluoedd lluosogi tonnau straen tlotach ac o ganlyniad perfformiad balistig is. Fodd bynnag, mae rhai ymchwilwyr yn dadlau bod presenoldeb edafedd Z-twist mewn ffabrigau 3D yn darparu cyfanrwydd strwythurol da, ymwrthedd treiddiad rhagorol, a gwrthiant delamination, gan arwain at berfformiad balistig uwch o'i gymharu â mathau eraill o ffabrigau. Mae ymchwil ar berfformiad balistig deunyddiau cyfansawdd ffabrig 3D yn dal i fynd rhagddo.

Ar wahân i'r strwythur atgyfnerthu, mae perfformiad y ffibrau atgyfnerthu eu hunain hefyd yn dylanwadu'n sylweddol ar briodweddau deunyddiau cyfansawdd. Mae ffibrau â chryfder tynnol uwch, modwlws, a dwysedd yn galluogi lluosogi tonnau hydredol yn gyflymach, gan hwyluso amsugno cyflymach a gwasgariad egni effaith. Felly, mae ffibrau perfformiad uchel fel ffibrau aramid ac UHMWPE yn cael eu dewis yn gyffredin fel ffibrau atgyfnerthu ar gyfer deunyddiau cyfansawdd gwrth-bwled.

Mae mater torri asgwrn matrics resin yn ymwneud yn bennaf â nodweddion y matrics ei hun. Er enghraifft, mae gan resinau thermosetio anystwythder a brau uchel, sy'n eu gwneud yn dueddol o dorri asgwrn ar ôl trawiad, tra bod resinau thermoplastig yn dangos caledwch da a gwrthiant trawiad ond maent yn fwy agored i anffurfiad.

Mewn strwythurau deunydd cyfansawdd, mae presenoldeb rhyngwynebau yn caniatáu i ffibrau atgyfnerthu a matrics resin ffurfio deunydd cyfansawdd cyflawn, a thrwy hynny arddangos priodweddau mecanyddol da. Yn ogystal, mae rhyngwynebau hefyd yn chwarae rhan wrth drosglwyddo tonnau straen traws. Mae delamination rhyngwynebol yn ffurf bwysig arall o amsugno ynni mewn deunyddiau cyfansawdd, ond mae angen i gryfder bondio rhyngwynebau fod yn gymedrol. Gall cryfder bondio isel arwain at ddadlaminiad difrifol a llithriad ffibr, gan effeithio ar berfformiad deunyddiau cyfansawdd, tra gall cryfder bondio gormodol gyfyngu ar y defnydd effeithiol o gryfder uchel a modwlws y ffibrau a lleihau perfformiad balistig y deunydd cyfansawdd trwy gyfyngu ar y lapio. ongl y projectiles.