第1章 绪论 1
1.1 纺织结构复合材料在冲击防护领域中的应用 1
1.2 纺织复合材料冲击动力学研究现状 2
1.3 纺织结构复合材料冲击加载基本性质 4
1.3.1 高应变率加载测试 4
1.3.2 单向、层合板及二维纺织结构复合材料在高应变率下的力学性能研究 7
1.4 纺织复合材料弹道侵彻性质 9
1.5 本书目标 11
参考文献 12
第2章 纺织结构复合材料冲击动力学的相关知识 24
2.1 高性能纤维 24
2.1.1 玻璃纤维 25
2.1.2 高强聚乙烯醇纤维 25
2.1.3 玄武岩纤维 25
2.1.4 芳纶纤维 26
2.1.5 碳纤维 26
2.1.6 其他纤维 27
2.2 织物几何结构与表征 28
2.2.1 机织物的几何结构和表征 29
2.2.2 针织物的几何结构和表征 30
2.2.3 编织物的几何结构和表征 32
2.3 纺织结构复合材料 33
2.3.1 复合材料力学基础知识 34
2.3.2 二维纺织复合材料刚度 39
2.3.3 三维纺织复合材料刚度 54
2.3.4 纺织层压复合材料强度 68
2.4 冲击测试技术 80
2.4.1 Hopkinson杆测试技术与数据时频处理 80
2.4.2 弹道侵彻测试技术 87
参考文献 88
第3章 纤维材料力学性质应变率效应 92
3.1 纤维束力学性能的Weibull统计理论 92
3.2 纤维束力学性质的应变率效应 96
3.2.1 玻璃纤维力学性质应变率效应 96
3.2.2 高强聚乙烯醇（PVA）纤维力学性质应变率效应 98
3.2.3 玄武岩纤维力学性质应变率效应 101
3.2.4 芳纶纤维力学性质应变率效应 108
3.2.5 碳纤维力学性质应变率效应 113
参考文献 116
第4章 三维纺织结构复合材料力学性质、应变率效应和频域特征 117
4.1 三维机织复合材料 117
4.1.1 实验原料 117
4.1.2 三维机织物试样规格及主要设计参数 118
4.1.3 三维机织复合材料在不同应变率下的动态压缩实验 119
4.1.4 三维机织复合材料在不同应变率下的破坏模式 123
4.2 三维针织复合材料 125
4.2.1 实验原料 125
4.2.2 多轴向经编织物试样规格及主要设计参数 125
4.2.3 多层多轴向经编针织复合材料在不同应变率下的动态压缩实验 126
4.2.4 多层多轴向经编针织复合材料在不同应变率下的破坏模式 130
4.3 三维编织复合材料 132
4.3.1 实验原料 132
4.3.2 四步法1×1三维编织物试样规格及主要设计参数 132
4.3.3 四步法1×1三维编织复合材料在不同应变率下的动态压缩实验 133
4.3.4 四步法1×1三维编织复合材料在不同应变率下的破坏模式 136
4.4 机织针织混杂材料 139
4.4.1 机织针织共混结构织物及其复合材料 139
4.4.2 冲击拉伸实验 139
4.4.3 拉伸实验结果 141
4.5 基于系统函数的应变率效应分析 149
4.5.1 引言 149
4.5.2 三维纺织复合材料系统建模方法 149
4.5.3 三维机织复合材料的频率响应特性和稳定性 150
4.5.4 多层多轴向经编针织复合材料频率响应特性和稳定性 155
4.5.5 四步法三维编织复合材料频率响应特性和稳定性 160
4.5.6 机织针织共混复合材料频率响应特性和稳定性 165
4.5.7 连续系统与Laplace变换分析法 171
4.5.8 有关问题探讨 177
4.6 复合材料冲击损伤频域分析 178
4.6.1 引言 178
4.6.2 CWK复合材料冲击拉伸的FFT分析 179
4.6.3 CWK复合材料冲击拉伸的HHT分析 182
参考文献 197
第5章 二维平纹机织物弹道冲击能量吸收 200
5.1 分析模型 200
5.1.1 横向冲击下无限长单纱对弹体能量的吸收 200
5.1.2 单根主纱应变能 201
5.1.3 受约束纱线对弹体能量的吸收 202
5.1.4 单层交叉但不交织织物对弹体能量的吸收 203
5.1.5 单层平纹织物对弹体能量的吸收 204
5.1.6 弹道侵彻时间 204
5.1.7 算例和验证 205
5.2 连续介质假设的有限元模型与计算 208
5.2.1 织物连续介质假设有限元建模 208
5.2.2 有限元计算结果 211
5.3 真实细观结构的有限元模型与计算 214
5.3.1 纱线、织物、弹头几何模型建立 214
5.3.2 靶板侵彻有限元模型 216
5.3.3 实体单元有限元模型计算结果 219
参考文献 228
第6章 三维机织物弹道侵彻破坏 230
6.1 三维正交机织物弹道侵彻破坏分析模型 230
6.1.1 三维正交机织物 230
6.1.2 弹道侵彻测试 231
6.1.3 纤维束应变率效应 233
6.1.4 分析模型计算 234
6.2 三维正交机织物弹道侵彻破坏有限元模型 245
6.2.1 背景知识介绍 245
6.2.2 三维正交机织物的细观结构模型 246
6.2.3 几何有限元模型 247
6.2.4 结果和讨论 249
6.3 三维角联锁机织物弹道侵彻破坏分析模型 257
6.3.1 三维角联锁机织物 257
6.3.2 弹道侵彻测试 258
6.3.3 分析模型计算 260
6.4 三维角联锁机织物弹道侵彻破坏有限元模型 269
6.4.1 有限元模型的建立 269
6.4.2 结果和讨论 272
参考文献 284
第7章 二维层压复合材料弹道冲击损伤有限元模型计算 288
7.1 层压防弹复合材料基本结构特征 288
7.2 有限元模型基本结构 288
7.3 有限元模型计算 290
参考文献 298
第8章 三维正交机织复合材料弹道冲击破坏 300
8.1 单胞模型 300
8.1.1 三维正交机织复合材料的刚度／柔度矩阵 300
8.1.2 三维正交机织复合材料的材料子程序和破坏准则 308
8.1.3 三维正交机织复合材料弹道侵彻有限元计算结果 312
8.2 细观结构模型 326
8.2.1 三维正交机织细观结构模型 326
8.2.2 弹道侵彻过程有限元计算结果 333
参考文献 348
第9章 三维角联锁机织复合材料弹道侵彻破坏 349
9.1 单胞模型 349
9.1.1 三维角联锁机织复合材料的刚度／柔度矩阵 350
9.1.2 三维角联锁机织复合材料的材料子程序和破坏准则 356
9.1.3 三维角联锁机织复合材料弹道侵彻有限元计算结果 356
9.2 纤维倾斜模型 364
9.2.1 三维角联锁纺织复合材料的纤维倾斜模型 365
9.2.2 三维角联锁机织复合材料的破坏准则 367
9.2.3 三维角联锁机织复合材料弹道侵彻有限元计算结果 369
9.3 多尺度结构模型 375
9.3.1 三维角联锁机织复合材料弹道侵彻实验 375
9.3.2 三维角联锁机织复合材料多尺度结构模型 377
9.3.3 运算时间 381
9.3.4 有限元计算结果与讨论 382
参考文献 391
第10章 三维编织复合材料弹道侵彻破坏 393
10.1 连续介质简化模型 394
10.2 连续介质精细模型 401
10.3 细观结构模型 410
参考文献 422
第11章 三维多轴向针织复合材料弹道侵彻破坏 424
11.1 单胞模型 424
11.1.1 单胞模型的线弹性刚度／柔度矩阵 425
11.1.2 复合材料弹塑性刚度／柔度矩阵 427
11.1.3 临界损伤面积（CDA）失效理论 427
11.1.4 树脂／纤维的退化和失效 428
11.1.5 单胞均匀化 428
11.1.6 有限元数值模拟 429
11.1.7 有限元模型 429
11.1.8 弹体的剩余速度 430
11.1.9 弹体在穿透过程中加速度情况 432
11.1.10 弹体在穿透过程中的能量损失情况 433
11.1.11 应力波在复合材料靶板中的传播和扩散 434
11.1.12 复合材料靶板的破坏演化 436
11.1.13 复合材料靶板的破坏模式与分析 439
11.2 细观结构简化模型 441
11.2.1 针织结构分析 441
11.2.2 基本假设 441
11.2.3 简化方法 442
11.2.4 针织纱与树脂组合等效模型力学参数的确定 443
11.2.5 树脂和纤维的应力-应变关系 448
11.2.6 细观结构简化模型的建立 449
11.2.7 双轴向经编针织复合材料弹道侵彻有限元模型 450
11.2.8 弹道侵彻有限元计算结果及讨论 455
参考文献 467
第12章 织物弹道侵彻性能影响因素 469
12.1 二维平纹织物弹道侵彻性能影响因素 469
12.1.1 纤维材料应变率效应 469
12.1.2 靶板直径对弹道冲击模型结果的影响 470
12.1.3 子弹弹着点位置对弹道冲击模型结果的影响 472
12.2 三维机织物弹道侵彻性能影响因素 473
12.2.1 纤维特性 473
12.2.2 织物结构 474
12.2.3 子弹几何形状 474
12.2.4 子弹速度 475
12.2.5 织物层数 475
12.2.6 织物靶体尺寸及固定方式 475
12.2.7 摩擦力 476
参考文献 476
第13章 纺织结构复合材料弹道冲击性能比较 477
13.1 三维机织复合材料弹道侵彻性能影响因素 477
13.1.1 纤维和基体材料性能以及子弹形状的影响 478
13.1.2 靶厚和纤维体积分布的影响 478
13.1.3 应变率的影响 479
13.2 各类纺织结构复合材料弹道冲击性能比较 481
参考文献 484
第14章 三维纺织结构复合材料横向冲击性能 485
14.1 三维机织复合材料横向冲击性能 485
14.1.1 三维正交机织复合材料的横向冲击测试及结果 485
14.1.2 三维正交机织复合材料的横向冲击的有限元计算 491
14.2 三维编织复合材料横向冲击性能 495
14.2.1 简化单胞模型 496
14.2.2 有限元模拟 499
14.2.3 实验和有限元结果 499
14.3 三维针织复合材料横向冲击性能 504
14.3.1 实验概述 504
14.3.2 实验结果与讨论 506
14.3.3 三维多重混杂针织结构复合材料细观力学结构模型 510
14.3.4 复合材料冲击性质有限元计算 520
参考文献 530
第15章 总结和展望 531
15.1 研究总结 531
15.1.1 学术成绩1 531
15.1.2 学术成绩2 533
15.1.3 学术成绩3 535
15.2 今后工作展望 537
15.2.1 目前工作现状 537
15.2.2 今后工作展望 538
参考文献 542
致谢 546
索引 548