stf基纤维增强复合材料力学性能分析

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1、AbstractincreasingtrendbecomesmoreandmoreintenseafterVf>40％；④Thedeflectioninthecenteroftheunidirectionalplatedecreaseswithincreasingfibervolumefraction，andthetrendissimilartotheimpactor’Sreboundvelocity．KeyWords：ShearThickeningFluid，NumericalSimulation，LS-DYNA，RepresentativeVolumeCe

2、ll，UnidirectionalSTFMatrixComposites，ImpactProperties学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名：稳嘶'缸呷

3、年3月蜘日同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、己公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：研啊跏7年3月2。日第l章绪论l1研究背景第1章绪论2003年爆发的伊拉克战争，美车直接死[301人。在之后近4年的维和驻军时期，累计死亡2819人，其中90％以上死于枪击和爆炸。2001年以后，世界各地频

4、繁发生袭警事件．许多罪犯用利刃、尖，J、手枪威胁并伤害警务人员的生命安全⋯。K期以来，人们一直在防弹衣的防护性和舒适性之间寻找平衡，希望能够制造出一种既刀枪不入又轻便柔韧的防弹农，但防弹衣的防护性和舒适性直是。对不可调和的矛盾。罔11由Kevlar编织物做成的防弹表现代防弹农由高强度Kevlar纤维织成的衣套和陶瓷娄的防弹层构成(如图11)，虽然能够有效地降低使用者的死亡率，但相对比较笨重，不易伸缩，同时无法保护头、颈、腿等活动性比较大的部位。造成很人的人员伤亡，如表1l的数据显示12I。表11战场人员伤r统计数据％ofsold】er$with％ofsoldi

5、ersnon-fatali嘶ufiesf、11J1WithNFIdueto％ofNFIdueIolocatedone)~lremitiesFrag；shrapnelbullets蕊盛第1章绪论这些问题使得新型防弹衣的研发迫在眉睫。研制防弹衣所追求的目标是：在满足防弹性能的前提下，降低重量，提高穿着舒适性。美国十本tH：纪初开始研发种基于剪切增稠流体(STF，ShearThickemngFIuM)材料的新型复合材料防弹农【1,2,3,4,5,6,7l。这种液体所具有的特性使新型防弹衣比较成功地解决了困惑防弹衣研制中直不可避免防弹性能和穿着舒适性之间的矛盾。111

6、STF材料简介STF全称ShearThickeningFluid，即剪切增稠流体，是一种非牛顿流体。该流体的粘度与应变速率密切相关，当应变速率超过某一临界值时，其粘度会急剧增大，剪切强度得到极大得提高，即所谓的剪切增稠(如图12所示)。幽I2STF粘度试验曲线图13静态STF微观颗粒分布幽STF实际上是一种处于固、液混台状态的纳米粒子溶剂，町由极其微小的硅微粒悬浮在聚乙二醇中(PEG，一种广泛应用于化工业的低粘度牛顿流体，易流动，能承受的温度范崮很广)组成。悬浮于聚乙二酵中的蒯体颗粒在剪切增稠中起着主要作用。在应用时可以通过选择台适的组成材料(比如：分散介质或

7、者分散相粒子的类型和尺寸等)来调整临界应力从而达到需耍的最佳状态。在电子显微镜下可以观察到，STF中悬浮的固体颗粒杂乱地分布于悬浮被中(图13，白色球状为固体颗粒)，通过动态光波散射试验可以测出颗粒平均直径约为450衄【8It”。剪切增稠流体属于通常情况下称作“场激励”流体的一种。此处的激励指所施加的变形速率。当其低于临界值时，流体处于低粘度状态；而当变形速率超过临界值后，流体进入高粘度状态。剪切增稠特性可以是连续的，也可能是不连续的，即在某一特定应变率下，流体粘度可能会从一值直接跳到另一值(一2第1章绪论般情况下要大好几个数量级)。只有在分散相粒子的体积含量

8、达到足够大时，悬浮液才会表现出增稠特性