纺织基防刺材料的穿刺和防刺机制探讨

纺织基防刺材料的穿刺和防刺机制探讨关键词：防刺材料；纺织基；穿刺；防刺机制Discussiononpunctureandstab-resistantmechanismoftextile-basedstab-resistantmaterialsAbstract:stab-protectionmaterialsbasedonflexibletextilesaremainstreamresearchesforsoftstab-protectionmaterials.Inthispaper,themechanicalmechanismandstab-resistantmechanismoftextile-basedstab-resistantmaterialsinquasi-staticanddynamicpuncturearediscussed.Underthetwopunctureconditions,themechanicalmechanismsactingonthestab-resistantmaterialsaredifferent.Quasi-staticpuncturecanmeasuretheenergyabsorptionlevelofstab-resistantmaterialsunderlow-speedpuncture,anddynamicpunctureisusedtoevaluatetheprotectionlevelofmaterials.Penetrationenergydeterminesthepuncturefailureeffect.Combinedwiththemechanicalmechanismofdynamicpuncture,materialsorstructureswithhighshearmodulusandhighenergyabsorptioncouldbesuggested.Keywords:Stab-protectionmaterials;Textilebase;Puncture;Stabpreventionmechanism成了当下的热点之一。众多研究选择软质纺织材料制成织物基的柔性防刺材料[2-5]。不同于匀质的金属材料，纺织材料是非匀质的粘弹性材料，表现出与金属的运行速度要慢得多，如1cm/min。该方法的优点在于实验条件简单，可在拉图1刀具穿刺材料的三个阶段于材料的抗剪切阻力，无法切割材料，切向拉伸与摩擦力F2使得材料在触点处图2穿刺刀具作用于材料的力当刀具作用于材料表面时，刺力F可分解为垂直于表面的法向力（剪切力）F1和平行于表面的切向力（拉力和摩擦力）F2，其中F1=Fsin“，F2=cosα。标准号刺入角1穿刺能量E（J）穿刺次数允许最大刺穿深度（mm）GA68-201945E=24±0.55不允许刺透材料美国NIJ0115.0045级别1E1=24,E2=36E1：4级别2E1=33,E2=50级别3E1=43,E2=65英国HomeOfficeBodyArmorStandard20170级别1E1=24,E2=36E1：5E2：2级别2E1=33,E2=50级别3E1=43,E2=65德国VPAMKDIW2004级别1E=253<20mm级别2E=40级别3E=65级别4E=801刺入角为刀具刺入行经路线与刺入点切面法线之间的夹角材料的法向剪切作用力F1最大，当剪切力大于材料抗剪切阻力时，材料被刀具的切开。随着刀具继续深入，材料受刀具挤压发生弯曲变形，夹角“逐渐变小，此时法向剪切力F1减少，但只要仍大于材料的抗剪切阻力，刀具可以进一步刺割破坏材料，切向的拉伸与摩擦力F2增大，致使材料的背凸变形进一步增加。刀具随着刺入材料，其刺入能量被不断耗散吸收，作用力F逐渐变小，夹角“继切力F1小于材料的抗剪切阻力，刀具停止切割破坏材料，切向拉伸与摩擦力F2入能量（E）消耗转化为刀具作用力（F）与刀具移动的距离（D）的乘积[2]。通过增加防刺材料的变形距离D以增加消耗刺入能量，但如果材料应变太大，容建模与实验实测结果，以此分析动态穿刺下的材料防刺机制[15-16]。[1]GA68,2019,警用防刺服[S].[2]NAYAKR,CROUCHI,KANESALINGAMS,etal.Bodyarmorforstabandspikeprotection,Part1:Scientificliteraturereview[J].TextileResearchJournal,2017,88(7):812-832.[3]马飞飞.柔性防刺材料及其制品的研究现状与进展[J].产业用纺织品,2020,38(05):1-4+21.[4]赵琴,钱晓明,邢京京,等.民用防刺服的研发现状[J].纺织科技进展,2016,(12):10-13.[5]田鹭新,曹海建,黄晓梅.软质防刺材料的研究现状及展望[J].棉纺织技术,2020,48(06):12-16.[6]NAYAKR,CROUCHI,KANESALINGAMS,etal.Bodyarmorforstabandspikeprotection,Part2:areviewoftestmethods[J].TextileResearchJournal,2018,89(16):3411-3430.[7]赵玉梅.柔性复合防刺服的研究[D].东华大学,硕士,2005.[8]NIJStandard—0115.00,2000,StabResistanceofPersonalBodyArmor[S].[9]HomeOffice,2017,BodyArmourStandard[S].[10]VPAMKDIW,2004,TestStandardStabandImpactResistance[S].[11]杨中甲,张佐光,孙志杰,等.高强织物防穿刺作用特征与机制分析[J].玻璃钢/复合材料,2010,(01):40-45.[12]张政,刘晓艳,于伟东.涂层防刺织物的制备及其防刺机制[J].纺织学报,2018,39(03):108-113+119.[13]于伟东,储才元.纺织物理[M].