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题目:新型个体冷兵器防护材料技术研究

关键词:冷兵器/穿刺作用/划割作用/扎挤作用/个体防护材料

  摘要

在当今社会中,冷兵器在强度、韧性、功能等方面有了长足的发展,刀具、匕首、冰锥、钉状物、针状物等作为现代冷兵器成为军用、警用及民用个体防护装甲的重要防护对象。冷兵器作用特征与防护机制是冷兵器防护材料设计与开发的理论基础。本文首先研究冷兵器的作用特征与机制, 重点研究了刀具穿刺作用、划割作用及针状物扎挤作用的特征与机制;进而分析了防护冷兵器穿刺、划割及扎挤作用的机制,针对三种要求提出了相应的防护材料体系,并探索了防护材料制备工艺;研究了影响防护材料性能的因素,优化了防护材料的设计方案;确立了防护性能的测试与评价方法,评价了制备的三种防护材料的防护性能,为个体冷兵器防护材料的设计与制备提供依据。 在穿刺作用机制研究方面,考察了刀具相关因素、材料相关因素对刀具穿刺性能的影响规律,进而利用阻力差值法分析了刀具穿刺过程的细化作用阶段;研究了划割作用的基本特征,即刀具刃部挤压材料表面的摩擦力对材料的剪切作用;分析了扎挤作用的力学模型,确定了最大扎挤阻力表征材料抗扎挤能力的方法。 设计了刚性材料与柔性材料复合的防护材料总体结构,防刺材料采用格块化刚性复合材料与柔性面料复合,防割材料采用刚性涂层点与柔性面料复合结构,防扎材料采用刚性填料增强柔性树脂体系,分别研究了材料制备的相关工艺参数,探讨了影响材料防护性能的规律,通过正交试验法优化了设计方案。 确立了防刺、防割及防扎性能评价方法,评价了三种防护材料的单项防护性能,同时分析了防割材料的综合性能,包括低温、高温及湿态的防割性能,防针扎性能,均达到较高水平。