陶瓷和仿珍珠母陶瓷/聚脲復合結構的沖擊損傷對比

吳和成，肖毅華

（華東交通大學機電與車輛工程學院，江西 南昌 330013）

陶瓷具有高強度、高硬度等良好的力學性能和優異的化學穩定性，被廣泛用作坦克、軍機和輕型裝甲車輛等裝備的防護材料[1-2]，但較差的韌性使其在防護結構中的應用受到一定的制約。貝殼珍珠母作為一種天然的陶瓷復合材料[3]，其獨特的“磚-泥”式微觀結構使其兼具強度高和韌性好的優異特性，這為高性能防護材料的開發提供了重要的借鑒。目前，模仿珍珠母的多級微觀結構，開發仿珍珠母復合材料和結構受到了人們的重視。

一些研究者開展了仿珍珠母復合結構的抗沖擊和抗爆性能研究。Grujicic等[4-5]通過有限元模擬對比了相同面密度的碳化硼陶瓷板與仿珍珠母碳化硼/聚脲復合板的抗沖擊性能，研究表明仿珍珠母復合板的彈道性能更好。Wu等[6]通過有限元模擬和實驗研究了珍珠母結構中界面強度對其損傷模式和吸能能力的影響，結果表明：珍珠母結構在不同界面強度下的失效模式不同，在最佳界面強度時其失效模式表現為層間分層和層內裂紋擴展同時發生，耗能最大。Wang等[7]通過落錘實驗研究了低速沖擊下仿珍珠母陶瓷復合結構的抗沖擊性能，發現仿珍珠母復合結構比層狀復合結構具有更好的抗沖擊性能。Gu等[8]通過有限元模擬和實驗研究發現仿珍珠母復合結構的抗沖擊性能優于其各組成成分。Flores-Johnson等[9]通過有限元模擬發現仿珍珠母鋁合金/環氧樹脂復合材料的抗爆性能優于鋁合金。……