由圖3中可以看出，應(yīng)力波在纖維巾的傳遞取決于纖維的彎度以及交織點(diǎn)的個(gè)數(shù)。由于應(yīng)力波在彎度小的纖維中傳播相對(duì)于彎度大的快，而應(yīng)力波傳遞越快，單位時(shí)間內(nèi)傳遞能量越多，因此吸能效果越好，所以無編織物(纖維間無交織的織物)較編織、針織以及機(jī)織物的防彈性能好在機(jī)織物中，相對(duì)于斜紋和平紋織物，緞紋織物的防彈性能最好。而相對(duì)于普通的機(jī)織物來說，一些針織物的防彈性能較好，如李勇及梁子青。等分別對(duì)經(jīng)編及緯編雙軸向織物的抗沖擊性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)機(jī)織布由于彎曲的紗線本身存在應(yīng)力，使其承受外部剪切力的能力減少，而雙軸向織物紗線呈平行排列，理論上內(nèi)部應(yīng)力為零，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)織布中紗線的蠕變和松弛現(xiàn)象，其紗線在受到?jīng)_擊時(shí)所有承載的應(yīng)力也較機(jī)織布大。因此相對(duì)于普通機(jī)織物，雙軸向織物具有對(duì)載荷響應(yīng)快的特點(diǎn)，在防彈中更受人們的青睞。
除二維織物中纖維取向外，織物的單層面密度和層數(shù)對(duì)復(fù)合材料的防彈性能也具有不可忽視的影響。
Goldsmith認(rèn)為炭纖維／環(huán)氧層合板彈道極限速度V。是板厚的函數(shù)，曲線初始階段斜率較大，然后隨板厚線性增長(zhǎng)。增加織物的層數(shù)是增加其面密度的有效途徑，織物的層數(shù)增加，單層織物吸收的能量也會(huì)增加，總吸能便大大提高。而且在面密度一定的情況下，層數(shù)越多，單層面密度越低，織物的防彈性能越好。當(dāng)然，若一味地增加織物面密度，既提高了成本，又增加了質(zhì)量，并不利于防彈復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用。
2．3三維織物結(jié)構(gòu)的影響
由于三維編織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，針對(duì)三維編織防彈復(fù)合材料國(guó)內(nèi)外研究目前還處于探索階段。Jenq_2。]對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧四步法三維編織復(fù)合材料準(zhǔn)靜態(tài)侵徹性能進(jìn)行研究，指出了侵徹破壞包括基體開裂、纖維斷裂、纖維從試件背面抽拔等模式，并把準(zhǔn)靜態(tài)侵徹破壞模式及破壞準(zhǔn)則用于預(yù)測(cè)動(dòng)態(tài)侵徹的剩余速度和靶板的彈道極限。練軍首次提出了三維編織復(fù)合材料精細(xì)化的準(zhǔn)細(xì)觀模型，并采用該模型有效地模擬了三維編織復(fù)合材料的彈道貫穿過程，獲得了纖維和樹脂抗侵徹過程中的吸能差異以及子彈受力變化等實(shí)驗(yàn)無法得到的中間結(jié)果。Bau—coml3等還對(duì)其中含有氮?dú)獾娜S多孔復(fù)合材料(也稱泡沫復(fù)合材料)進(jìn)行動(dòng)態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)研究，發(fā)現(xiàn)三維泡沫復(fù)合材料受到彈道沖擊時(shí)相對(duì)于無孔復(fù)合材料有許多優(yōu)點(diǎn)：①降低了材料的重量；②基體碎裂以后有一定的偏移，增加吸能l③氣孔給予了其中的纖維更大的可撓曲空問。因此，防彈材料的比吸能性獲得了大幅度的提高。
三維編織復(fù)合材料彈道沖擊破壞形態(tài)與二維織物
相比，破壞發(fā)生于局部，復(fù)合材料橫向整體變形較小。細(xì)觀上正面纖維的斷裂面較為光滑，少部分纖維呈原纖化狀態(tài)，而反面纖維大量表現(xiàn)為纖維的原纖化。
相對(duì)于層壓復(fù)合材料，一般認(rèn)為三維編織復(fù)合材料的防彈性能要稍微遜色，主要是由于三維編織復(fù)合材料中，纖維的屈曲以及縐縮較多，影響了應(yīng)力波在其中的傳遞，導(dǎo)致子彈動(dòng)能無法被迅速吸收。然而，F(xiàn)lana—gan認(rèn)為，UHMWPE纖維增強(qiáng)的三維編織織物的防彈性能要優(yōu)于其他形式的織物，主要是因?yàn)槠渲械臋M向紗線的存在以及其良好的結(jié)構(gòu)整體性，高的抗侵徹性能以及低損壞。因此，關(guān)于三維編織織物和鋪層織物增強(qiáng)的復(fù)合材料的防彈性能的比較還有待進(jìn)一步的考察。
針對(duì)縫合復(fù)合材料的防彈性能，目前也存在著一些爭(zhēng)議。Mouritz。通過對(duì)玻纖增強(qiáng)縫合復(fù)合材料的研究認(rèn)為，縫合并不能明顯改善材料的彈道性能，主要因?yàn)樵趶椀罌_擊下縫合織物的抗彎性能和非縫合的類似。然而Hosur[3等分別對(duì)25．4mm和12．7mm厚的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)相對(duì)于非縫合的復(fù)合材料，縫合復(fù)合材料的彈道性能略有提高，且12．7mm厚的縫合復(fù)合材料提高相對(duì)明顯。Hsin_3等認(rèn)為，在縫合的過程中，當(dāng)縫合長(zhǎng)度大于縫合寬度時(shí)，復(fù)合材料的防彈性能是同等材料下非縫合或其他縫合形式復(fù)合材料抗穿透性能的兩倍。
3基體對(duì)復(fù)合材料防彈性能的影響
3．1基體材料性能的影響
防彈纖維復(fù)合材料基體樹脂的性能及其含量直接影響著沖擊侵徹過程中纖維的分布和受力狀態(tài)，從而影響到材料的破壞模式和防彈性能。熱塑性樹脂性良好的特點(diǎn)賦予了復(fù)合材料優(yōu)異的抗沖擊性能和抗損傷能力，而熱固性樹脂基體在復(fù)合材料中交聯(lián)固化為三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，剛度較高、脆性較大、抗沖擊和抗損傷的能力較差。常用樹脂基體主要包括聚氨酯、橡膠、聚乙烯和乙烯基酯樹脂。
聚氨酯中由于含有柔性分子鏈，故具有極好的抗彎、抗沖擊性能，此外它還具有較強(qiáng)的剝離強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)異的耐低溫性能。Lodewijk等人口]研究發(fā)現(xiàn)，使用高性能纖維增強(qiáng)無定形聚氨酯防彈復(fù)合材料可以防止由于受到彈擊而產(chǎn)生大量的破損對(duì)使用者形成的傷害。
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