UHMWPE防弹复合材料正交试验设计与分析

作者：赵玉芬; 田歌; 王艺臻; 宋磊磊; 齐长见^*

来源：振动与冲击, 2023, 42(08): 104-110.

DOI：10.13465/j.cnki.jvs.2023.08.011

• 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维
• 防弹复合材料
• 正交试验
• 铺层角度
• 热压成型工艺
• 弹道极限速度

铺层结构和成型工艺是影响超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight Polyethylene, UHMWPE)纤维复合材料弹道防护性能的重要因素。为评估各因素对UHMWPE纤维复合材料防弹性能的影响程度，基于正交试验设计建立了铺层角度以及包括温度、压强、时间三个热压成型工艺条件下的4因素3水平正交表并进行了9组弹道极限试验。通过对试验结果进行极差和方差分析表明，各试验因素对弹道防护影响程度由大到小依次为铺层角度、成型时间、成型压强和成型温度。此外，研究发现：[(0°/90°)2]2n和[(-45°/45°)2]2n铺层复合材料弹道冲击吸能体现为多破坏模式协同耗能，而[(0°/90°)2/(-45°/45°)2]n准各向铺层复合材料的弹道冲击吸能体现为单一破坏模式耗能；综合考虑防弹性能和成本确定的最优组合为成型温度120℃、压强25 MPa、时间20 min,铺层角度[(0°/90°)2]2n。

• 单位
  北京航空航天大学