在当今社会，安全问题一直备受关注。随着科技的发展，防弹材料的研究也越来越受到关注。目前，关于防弹材料的抗冲击性能研究中通常针对特定工况，然而在实际使用中防弹材料面临着复杂的服役环境，探索冲击条件对材料防护性能和耗能机理的影响是当前研究领域需要解决的重要问题。
最近题为“Ballistic perforation of aramid laminates: Projectile nose shape sensitivity”的论文发表在国际期刊Composite Structures上。论文的第一作者为南京航空航天大学的博士研究生季海波，导师为卢天健教授。文章研究了弹头形状对芳纶纤维增强复合材料层合板的弹道特性和失效机理的影响（图1）。文中使用了三种不同形状的弹丸（平头、半球形和卵形）进行了弹道性能测试，并对靶板的动态穿透过程、变形和损伤特征进行了分析。同时，还建立了三维有限元模型，发现模拟结果与测试结果吻合良好。研究发现，弹头形状对芳纶层压板的弹道响应有显著影响。当弹头由钝头和半球形向尖头过渡时，防弹材料的弹道极限速度不断降低，芳纶层合板的变形和损伤面积减小，层间分层的程度减弱。同时，通过局部损伤、弹性变形和整体运动以及摩擦等机制，防弹材料的能量耗散也发生了变化，材料的主导防护机理发生转变。
图1 芳纶层合板的弹道穿孔:弹头形状敏感性
这项研究的创新点在于，通过实验和模拟研究了弹头形状对防弹材料性能的影响，深入探究了防弹材料的动态响应、变形机制和耗能机理。该研究为防弹材料的设计和制造提供了重要的理论依据和技术支持，有助于提高防弹材料的性能保障人们的生命安全。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2023.117807
