基于3D-DIC的UHMWPE软质防弹衣性能测试

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作   者：

许倞;  温垚珂;  陈爱军;  董方栋;  覃彬; 

作者机构：

瞬态冲击技术重点实验室;  南京理工大学理学院;  南京理工大学机械工程学院; 

关键词：

防弹衣;  枪弹;  冲击;  UHMWPE;  三维数字图像相关技术; 

期刊名称：

兵器装备工程学报

i s s n：

2096-2304

年卷期：

2023 年 44 卷 007 期

页   码：

77-84

摘   要：

软质防弹衣可有效拦截常规手枪弹和低速破片,是警察等执法人员的主要防护装备.为研究某超高分子量聚乙烯(UHMWPE)软质防弹衣在枪弹冲击下的动态力学响应,使用三维数字图像相关技术(three-dimensional digital image correlation,3D-DIC)进行了9mm手枪弹侵彻软质防弹衣试验.试验获得了软质防弹衣背后鼓包(back face signature,BFS)的变形场、速度场和应变场等数据.结果表明:软质防弹衣在受子弹撞击后1 000 μs内BFS高度急剧增加,达到了34.2 mm;随后增长变缓,约在3 000μs时BFS高度达到最大值60.2 mm;BFS形状由最初的四棱锥形变为最后的"金字塔形";BFS速度在受撞击后200 μs内迅速增长,达到最大值约为126.3 m/s,随后缓慢下降并趋向于0;防弹衣背后vonmises应变场分为4 个L型区域,应变最大值出现在"L"的拐点处,400 μs时防弹衣的最大von-mises应变为0.27.最后,采用改进的Gauss函数对不同时刻的BFS轮廓进行了曲面拟合,为快速估算任意时刻BFS形状提供了一种有效技术手段.