充填模式对3D打印聚合物结构弹道阻力能力的影响

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 防务技术 防务技术 技术

背景情况:

• 3D打印的聚合物越来越多地用于各种行业,军事应用也越来越多.
• 了解材料特性,印刷方法和结构设计对于有效的防御使用至关重要.
• 这些结构的弹道阻力是防御系统的关键性能指标.

研究的目的:

• 分析3D打印的聚合物结构对9x19毫米弹子的弹道阻力.
• 为了比较不同填充模式 (立方体,网格,蜂,陀螺) 在阻止弹子的有效性.
• 验证模拟模型用于预测复杂的3D打印几何结构中的射弹-目标相互作用.

主要方法:

• 使用3D打印制造具有四种不同的灌装图案的立方体聚合物目标.
• 使用9x19毫米实弹弹药进行试验性弹道测试.
• 使用计算机断层扫描 (CT) 来测量透深度,对冲击后损伤进行非破坏性分析.
• 确定机械性能和有限元法 (FEM) 模拟.
• 开发和验证一个简化的分析模型.

主要成果:

• 蜂巢填充模式在防弹能力方面表现最好.
• CT扫描有效地测量了射弹穿透深度,用于非破坏性分析.
• 使用实验确定的机械特性进行的FEM模拟,准确地预测了射弹与目标的相互作用.
• 一个简化的分析模型与实验结果有很好的一致性.

结论:

• 蜂填充在3D打印的聚合物结构中提供了卓越的弹道阻力.
• 由于其冲击性能,3D打印的聚合物显示出国防应用的潜力.
• 计算和分析模型可以可靠地预测这些复杂结构的弹道行为.