[发明专利]一种耐冲击的仿鹿角型防弹插板

说明书

本发明公开了一种耐冲击的仿鹿角型防弹插板，包括保护层、防弹层以及缓冲层，所述防弹层包括若干个呈间隔分布的复合结构层和粘结层；所述复合结构层由软硬不同的两种材料组成，包括支撑肋板和复合结构单元，所述复合结构单元包括过渡区和软硬结合区，所述软硬结合区包括若干个大小不同且呈线性梯度分布的软薄片、连接软薄片的桥连槽以及硬基体。本防弹插板有利于改善子弹冲击点附近的应力场分布，有效地抑制裂纹萌生并引导裂纹发生偏转，避免出现传统防弹插板中的灾难性破坏模式，增大应变能和断裂能，从而大幅度地提高防弹插板的防弹性能。

技术领域

本发明属于防弹技术领域，更具体地说，涉及一种耐冲击的仿鹿角型防弹插板。

背景技术

在国防军工领域，高性能的防弹衣可有效地提高单兵作战能力。在战场上，为了抵御高级别的子弹威胁，防弹衣中往往需要添加防弹插板。现有的防弹插板是将硬质陶瓷与纤维板复合，其中以防弹纤维为基础，核心部件是防弹陶瓷。当子弹冲击防弹插板时，子弹首先冲击的是防弹插板最上面的陶瓷层，陶瓷发生碎裂，吸收掉子弹大部分的动能。当子弹冲击到纤维层后，纤维层通过拉伸消耗子弹动能，并裹住弹头和弹片，起到了很好的防护作用。

常用的防弹陶瓷材料有氧化铝、碳化硅和碳化硼等，其中碳化硅和碳化硼陶瓷具有密度低、硬度高的优良防弹性能，但由于碳化硅和碳化硼陶瓷的断裂韧性值较低，受到子弹冲击时呈现脆性破坏，碎裂范围将覆盖整片陶瓷。通常硬度越高的材料，其易碎性也越高。陶瓷在子弹冲击点附近的应力集中明显，极易产生裂纹并迅速向周围扩展，且在多次的子弹冲击中，有裂痕的部位通常无法再次抵抗子弹冲击。现有的防弹陶瓷插板结构简单，一般由若干个小陶瓷片组装而成，虽然可以在一定程度上降低子弹冲击时陶瓷碎裂的范围，但是破坏了整个陶瓷板的强度，且仍不能改变陶瓷的脆性破坏模式，这种灾难性破坏模式严重制约陶瓷插板防弹性能的提升。

雄鹿为争夺领地互相冲撞，鹿角作为武器被用于战斗中，在这一过程中鹿角承受高冲击载荷和大弯矩而不会断裂，表明鹿角具有非常好的韧性和抗冲击性能。如图1所示，这主要归功于鹿角内部的多孔结构，沿半径方向鹿角的孔隙率由内向外逐渐增大、孔隙半径由内向外逐渐减小，从而提供较高的强度和韧性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐冲击的仿鹿角型防弹插板，克服现有防弹插板由于结构简单，产生防弹插板受冲击时应力集中明显、裂纹易萌生及扩展、出现灾难性破坏模式、防弹性能较差的不足。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种耐冲击的仿鹿角型防弹插板，包括由冲击面至背面依次分布的保护层、防弹层以及缓冲层，所述保护层、防弹层以及缓冲层之间以胶结的方式连接；

所述防弹层包括若干个复合结构层，相邻复合结构层之间设置有粘结层；所述复合结构层包括呈栅格状分布的支撑肋板和若干个复合结构单元；所述复合结构单元位于支撑肋板形成的栅格内，复合结构单元与支撑肋板之间以胶结的方式连接；

所述复合结构层沿厚度方向的任意截面上，所有奇数层中的支撑肋板和复合结构单元的对应位置均相同，所有偶数层中的支撑肋板和复合结构单元的对应位置均相同，相邻复合结构层中的支撑肋板和复合结构单元的位置相对错开；

所述复合结构单元包括软硬结合区和过渡区；所述软硬结合区包括软薄片、硬基体和桥连槽，所述硬基体中嵌入若干个形状不规则的软薄片，所述软薄片呈网状分布；所述软薄片的尺寸由复合结构单元8的中间区域到周围区域逐渐减小，同时数量逐渐增多；所述桥连槽用于连通相邻的三个软薄片，在复合结构单元内呈非连续的V型分布，桥连槽内填充软材料。

进一步地，所述保护层和缓冲层的材质相同，均为高性能纤维板。

进一步地，所述支撑肋板、过渡区以及硬基体采用的是硬质陶瓷，材质为碳化硅或碳化硼中的一种。

进一步地，所述粘结层、软薄片和桥连槽采用的是环氧树脂或酚醛树脂中的一种。