基于动态拉伸试验的STF-Kevlar织物细观有限元分析方法与流程

技术特征：
1.一种基于动态拉伸试验的stf-kevlar织物细观有限元分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过纱线拔出试验获得单根纱线在准静态拔出时纱线端部受到的力和位移的曲线；取第一个峰值点的拉力为f
max
；并通过f
max
计算出纱线之间的摩擦系数；(2)对单根纱线进行动态拉伸试验，以获得单根纱线在动态拉伸时受到的应力-应变曲线；在该应力-应变曲线种取上升段斜率作为动态杨氏模量，取最高点的应力作为纱线动态极限强度；(3)建立细观有限元数值模型，将纱间摩擦系数、动态杨氏模量和动态极限强度输入本构模型参数中，设置好其余边界条件后，进行弹道冲击条件下的细观有限元数值仿真计算。2.根据权利要求1所述的stf-kevlar织物细观有限元分析方法，其特征在于，步骤(1)中，采用拉伸机对单根纱线拉伸，拉伸机向上移动的距离即为位移，拉伸机内部有力传感器以测量纱线端部所受到的拉拔力。3.根据权利要求1或2所述的stf-kevlar织物细观有限元分析方法，其特征在于，步骤(2)中，通过霍普金森拉杆试验对单根纱线进行动态拉伸试验；所述霍普金森拉杆包括入射杆、透射杆和吸收杆；采用压缩空气来发射套筒式子弹，子弹撞击到入射杆并产生应力波脉冲作为入射波，产生的入射波传播到与试样接触的端面时，一部分入射波反射得到反射波，另一部分入射波透过试样传到透射杆得到透射波；在入射杆和透射杆上分别粘贴电阻式应变片和半导体应变片用以捕捉变形电压信号，该变形电压信号经示波器采集、超动态应变仪放大后导入数据处理系统进行计算将电压信号转换为相应的应变，获得入射波、反射波和透射波的时间历程曲线。4.根据权利要求3所述的stf-kevlar织物细观有限元分析方法，其特征在于，步骤(2)中，单根纱线在拉伸过程中的应力及应变采用以下方式计算：中，单根纱线在拉伸过程中的应力及应变采用以下方式计算：式中，σ为单根纱线在拉伸过程中的应力；ε为单根纱线在拉伸过程中的应变；ε
r
为反射波应变信号；ε
t
为透射波应变信号，单根纱线横截面积为a0，单根纱线原始长度为l0；c0为波导杆的波速，e为波导杆杨氏模量，a为波导杆横截面积。5.根据权利要求1所述的stf-kevlar织物细观有限元分析方法，其特征在于，步骤(3)中，其余边界条件包括弹体入射的初始速度、织物边界约束方式。

技术总结
本发明涉及一种基于动态拉伸试验的STF-Kevlar织物细观有限元分析方法，通过对单根纱线进行动态拉伸试验，以获得单根纱线在动态拉伸时受到的应力-应变曲线而得到纱线动态极限强度；并建立细观有限元数值模型，将纱间摩擦系数、动态杨氏模量和动态极限强度输入本构模型参数中，设置好其余边界条件进行弹道冲击条件下的细观有限元数值仿真计算。该数值仿真计算的结果相对于现有技术更加接近于真实织物弹道试验结果。弹道试验结果。弹道试验结果。


技术研发人员：谢志浩 刘晓 刘璐璐 赵振华 罗刚 陈伟
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2021.11.23
技术公布日：2022/3/7