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利用红外无损检测技术评估织物基个人防护装备的冲击损伤

DOI：10.1177/1056789518823880 期刊：International Journal of Damage Mechanics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 本文研究了损伤因子与聚合物纤维装甲防护之间的热力相互作用机制。提出简化数学模型描述损伤因子在装甲织物中的减速过程，该过程源于纤维不可逆拉伸变形耗能、纤维滑移摩擦及材料受热产生的能量耗散。将编织织物层简化为具有平均刚度和粘度的实体层，采用离散化固体材料数值模型以降低自由度数量；基于第二类拉格朗日方程建立运动方程，并运用稳定的非守恒差分格式进行求解。软件实现采用函数-对象范式以实现耦合过程建模。通过实验数据标定控制方程参数，展示了不同纤维排布方式下损伤因子与装甲屏障相互作用的算例。该模型可用于预测纤维数量与位置变化时的装甲防护效能，并可通过红外热成像技术实施防护测试。
作者： ON Budadin，SO Kozelskaya，VO Kaledin，VP Vavilov，MV Kuimova
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

开发一个简化的热力学模型，用于评估损伤因素与织物基防弹防护之间的相互作用，结合能量耗散机制，并利用红外热成像技术进行损伤表征。

研究成果

该研究表明，利用红外热成像技术分析装甲防护受冲击时的动态温度分布具有可行性。所建立的数学模型能充分描述包括能量耗散与加热在内的物理过程，可用于分析影响装甲性能的各类参数。初步实验结果与理论预测吻合良好，证实了该模型在预测和检测装甲质量方面的实用性。

研究不足

红外成像仪的采集频率（1赫兹）限制了对快速热事件的解析能力。实验可重复性受参数控制不佳的影响，导致结果出现波动。该模型需通过实验进行参数辨识，且理论与实验之间存在差异（例如能量吸收方面约18%）。

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