纺织品及复合材料抗低速冲击的性能研究

【摘要】随着工业、交通运输业以及国防科技的发展,交通事故和高处坠物对人体的伤害的发生率逐年提升,威胁着人们的人身安全。采取积极有效的措施避免事故减少人身受伤害已成为众人关注的问题。本文研究的纺织品及复合材料抗低速冲击的性能可以为越来越受到人们关注的低速冲击防护产品的研究提供一定的理论和实验数据支持。鉴于纺织复合材料在抗低速冲击防护(特别是对人体防护)方面具有特殊的应用需求。本课题首先试织了层连间隔织物,设计并改良了了织造工艺,分析了层连间隔织物的织造难点以及改造方案；同时,在理论与实验相结合的基础上,对部分纺织品以及其叠合成的纺织复合材料进行抗冲击测试,并且做了较系统的研究与分析；对于抗冲击性能研究,首先研究几种单一的纤维集合体(玻璃纤维层连间隔织物、涤纶经编织物、羊毛毡、玄武岩机织物与无纬布、超高分子量聚乙烯机织物与无纬布、芳纶机织物)的抗冲击性能,得到抗冲击性能较好的三种软性材料,用排列组合原理,分别与高性能纤维集合体组合,经过测试确定纺织复合材料的抗冲击性能的影响因素有厚度、纤维种类和结构；利用课题组自主研发的低速冲击测试仪,检测材料受冲击时被冲击材料正面的加速度值和背面的冲击压力值,用P值(试样背面受到的力与正面受到的力的比值)来判定材料抗冲击性能的优劣程度和能量吸收系数i来评价吸收能量的多少；运用hyperworks软件建立每种单一材料的有限元仿真模型,仿真结果的可信度通过样品做低速冲击的数据来验证,结果表明模型比较合理；通过实验数据表明,当速度增加到一定值时,单一的软性材料不能够吸收较大的初始冲击能量,表现为冲击初始能量减去材料吸收的能量后的剩余能量仍然比较大,介于这种情况,调整了抗低速冲击材料的设计方案,结合前期实验结果,采取了里软外硬的复合材料组合形式进行低速冲击试验,然后建立相应材料的模型,通过实验数据验证模型的可靠性；最后得出单一材料中的超高分子量聚乙烯无纬布抗冲击性能最佳,软质材料中是涤纶经编织物抗冲击性能最佳,而复合材料抗冲击性能最好的搭配是“超高分子量聚乙烯无纬布+涤纶经编”组合的复合材料。
【作者】陈艳；
【导师】林兰天；
【作者基本信息】上海工程技术大学，服装设计与工程，2014，硕士
【关键词】低速冲击；纤维集合体；复合材料；有限元；

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