SiC/UHMWPE防弹插板在步枪弹侵彻下的动态响应研究

对防弹插板在高速冲击下的动态力学响应进行研究,不仅可为新型单兵防弹护装备研发提供指导,也可为高性能穿甲枪弹设计提供参考.首先建立了 5.56 mm SS109步枪弹侵彻NIJⅢ级SiC/UHMWPE防弹插板的数值模型,采用JHB(Johnson-Holmquist-Beissel)本构和基于ABAQUS较件二次开发的VUMAT本构分别模拟SiC陶瓷和UHM-WPE层合板,通过与基于3D-DIC的防弹插板试验结果对比验证了数值模型的准确性,获得了防弹插板背面变形(back face deformation,BFD)的动态响应过程,并开展了弹丸斜侵彻防弹插板的研究.仿真结果表明:弹丸在侵彻防弹插板40 μs后速度从810m/s衰减至218 m/s,防弹插板与弹丸接触的陶瓷块严重碎裂;弹丸仅穿透了两层UHMWPE等效层,UHMWPE层合板弹着点区域产生纤维和基体损伤及分层,到700μs时BFD达到最大,为18.72 mm;防弹插板背面剪应变以弹着点为中心呈"L形"分布,UHMWPE层合板等效应力场呈"菱形"分布,且中间层等效应力水平最高.当弹丸以30.和45.角入射时,防弹插板的BFD峰值分别为11.59 mm和6.84 mm,比垂直入射时分别减小38.09％和64.46％.