[发明专利]芳纶纤维布/网增强梯度泡沫铝板抗爆结构

说明书

本发明涉及芳纶纤维布/网增强梯度泡沫铝板抗爆结构，属于防护结构技术领域。抗爆结构包括由芳纶纤维布制成的薄层面板、夹芯面板，夹芯面板由纤维网格布与泡沫铝上下两面用界面粘结剂粘贴形成，夹芯面板中泡沫铝按照密度梯度方式沿厚度方向叠合在一起，且相邻泡沫铝之间添加纤维网格布，在夹芯面板上下表面粘贴薄层面板形成芳纶纤维布/网增强梯度泡沫铝板抗爆结构。纤维网格布对每层泡沫铝具有约束变形作用，使每层泡沫铝充分发挥其压缩吸能特性，使纤维网格布与泡沫铝粘结性强且不易收缩变形，面板结构整体性增强，并且提高了每层泡沫铝的吸能能力，减小了变形范围，使破坏更加局部化。

技术领域

本发明涉及泡沫铝板抗爆结构技术领域，具体涉及一种芳纶纤维布/网增强梯度泡沫铝板抗爆结构。

背景技术

爆炸冲击对乘员安全和重要物体的完整性具有高度的破坏性，例如地雷爆炸、简易爆炸装置爆炸和引擎爆炸。在伊拉克和阿富汗，军事人员的死亡人数主要是由地雷和简易爆炸装置造成的。因此，需要一种可爆炸的结构作为保护，以尽量减少军事人员受伤和死亡的风险。可爆炸的结构是指能够最大限度地减少人员伤亡的结构。近年来，常见的可爆炸结构形式主要为“三明治”式，而三明治结构中的夹芯层多为轻质多孔材料。通常作为夹芯结构的芯层的材料和结构包括点阵结构、格栅材料，金属泡沫材料，聚酯泡沫材料，圆环、圆管等薄壁类结构。多孔金属夹芯结构具有低密度、高比强度、高比刚度以及良好的能量吸收性能等特点，在车辆、轮船、核工业等领域有着广阔的应用前景。而多孔金属夹芯结构在受到爆炸载荷作用下，常常会发生较大的塑性变形甚至会导致结构的破坏。

为了提高结构对爆炸冲击波和碎片穿透的防护功能，研究学者提出了多种夹层复合结构来抵抗爆炸冲击波，如泡沫铝/UHMWPE、前气凝胶垫/防渗透层/后气凝胶垫等夹芯结构。以泡沫铝作为夹芯结构的面板主要是通过均匀泡沫铝的压缩吸能与夹芯面板层的高拉伸性能与吸能特性耗散爆炸冲击波，但这存在的缺点是自重较大，加工工艺困难，且作为夹芯层的UHMWPE耐高温性能差，与铜、铝等配对时容易产生磨损。因此，需要研究一种自重较小，加工工艺简单、耐高温性能好且与泡沫铝等材料组合时不易产生磨损的抗爆复合面板作为防护结构。

近年来，随着研究的不断深入，功能梯度夹芯结构由于其能够有效地发挥各个芯层的优点，减轻结构重量，提高结构力学性能，逐渐成为夹芯结构的重要研究领域。而夹层结构(AFS)因其重量轻、刚度高而获得了最佳的抗爆材料，这使得AFS的比能量吸收更优越，现有的梯度泡沫铝结构中采用等厚度不同密度的泡沫铝形式且泡沫铝之间直接通过界面粘结剂固定，韧性不足，使得抗爆结构的抗爆性能有待提高，因此，需要研究一种具有优异缓冲吸能、超高韧性的抗爆复合面板结构，既本发明所公开的一种以梯度泡沫铝夹层之间添加纤维网格作为夹芯结构，以对位芳纶纤维布薄层面板作为上下面板，从而组成一种芳纶纤维布/网增强梯度泡沫铝板抗爆结构。

发明内容

为了解决现有技术上抗爆复合结构吸能效果不足、韧性差等一系列问题，本发明提供一种芳纶纤维布/网增强梯度泡沫铝板抗爆结构。

本发明解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种纤维网格布夹芯梯度抗爆复合结构，其特征在于：该抗爆结构包括由芳纶纤维布制成的薄层面板、夹芯面板，夹芯面板由纤维网格布与泡沫铝上下两面用界面粘结剂粘贴形成，夹芯面板中泡沫铝按照密度梯度方式沿厚度方向叠合在一起，且相邻泡沫铝之间添加纤维网格布，在夹芯面板上下表面粘贴薄层面板形成芳纶纤维布/网增强梯度泡沫铝板抗爆结构；

芳纶纤维网：以芳纶1414纤维机织物为基材编制而成，是一种新型复合高性能织带，纤维网格布网眼尺寸为6mm*6mm-10mm*10mm，每平方克重80g-160g。单丝抗拉强度高达4500MPa，单丝弹性模量235GPa，断裂伸长率为3％，且纤维束密度为1.8g/cm³。

芳纶纤维布：每平方重200g-210g，且织物组织是平纹，极限抗拉强度为4200MPa，弹性模量为210GPa，断裂伸长率为6％。芳纶纤维布作为夹芯面板结构的上下面板。