复合材料学报

作者：罗小豪, 温垚珂, 闫文敏, 张俊斌, 曹岩枫, 董方栋, 黄雪鹰,

关键词：防弹头盔, 手枪弹, 有限元模型, 侵彻, 内表面变形,

新型防弹头盔虽然能有效减少手枪弹穿透性损伤，但头盔内表面变形(Back face deformation，BFD)仍有可能对人体头部造成损伤。为准确模拟防弹头盔受到子弹冲击时的瞬态力学响应，基于Abaqus的用户材料子程序VUMAT编写了适用于模拟复合材料防弹头盔力学性能的渐进损伤本构模型，建立了9 mm铅芯手枪弹以343 m/s侵彻PASGT芳纶防弹头盔的有限元模型，从头盔BFD曲线和内表面鼓包形态两方面验证了数值模拟的准确性。防弹头盔失效模式表明，头盔主要发生纤维拉伸、基体压缩和分层失效；子弹侵彻防弹头盔的过程中，头盔上的应力云图在初期呈现较为规则的菱形，然后再慢慢向四周扩散演化为圆形；子弹以三种不同入射角(30°、45°、60°)冲击头盔顶部时均出现了跳弹，反跳后的速度分别为72.9 m/s、165.5 m/s和240.1 m/s。最后采用钝性准则对头盔内表面变形可能造成的颅骨骨折概率进行了估算。

来源：2022年第7期

《复合材料学报》期刊编辑部

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