黃安畏，林禹，李忠盛，韋禹，程時(shí)雨，吳道勛，吳永鵬，周富

仿生鱗片式拼接柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)防彈性能研究

黃安畏，林禹*，李忠盛，韋禹，程時(shí)雨，吳道勛，吳永鵬，周富

（西南技術(shù)工程研究所，重慶 400039）

根據(jù)仿生學(xué)原理，借鑒鱗甲類(lèi)生物柔性拼接模式，設(shè)計(jì)出由碳化硼陶瓷和超高分子量聚乙烯（UHMWPE，PE）背板復(fù)合而成的仿生鱗片式拼接柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)，以提高防護(hù)裝備的靈活性和抗多發(fā)彈性能。首先通過(guò)高溫?zé)釅撼尚喂に囍苽涑鰪?fù)合鱗片，然后采用95式5.8 mm鋼芯彈進(jìn)行侵徹試驗(yàn)，最后結(jié)合有限元仿真對(duì)侵徹過(guò)程中的彈擊損傷機(jī)制和能量耗散形式進(jìn)行分析。彈丸侵徹導(dǎo)致復(fù)合鱗片的陶瓷層發(fā)生了嚴(yán)重的碎裂現(xiàn)象，PE背板發(fā)生了類(lèi)圓狀凹陷變形，但未被穿透；單次彈擊損傷范圍被限制在彈擊鱗片及其相鄰鱗片附近，未形成大面積損傷，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗多發(fā)彈性能；彈丸的能量通過(guò)彈擊鱗片擴(kuò)散到與其相鄰的鱗片上，降低了彈丸對(duì)彈擊鱗片的損傷，提高了柔性結(jié)構(gòu)的極限抗單發(fā)彈性能。仿生鱗片式拼接柔性結(jié)構(gòu)能夠有效抵御95式5.8 mm鋼芯彈的侵徹，具備柔性的同時(shí)還具有優(yōu)異的抗多發(fā)彈性能，可應(yīng)用于新一代單兵及武器裝備的小口徑槍彈防護(hù)裝甲。

仿生結(jié)構(gòu)；鱗片拼接；復(fù)合鱗片；數(shù)值仿真；防彈性能

現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)以維和、反恐、地域爭(zhēng)端等小規(guī)模作戰(zhàn)為主，士兵及武器裝備主要受到輕武器小口徑彈丸、破片的攻擊[1]。抗彈防護(hù)裝備是士兵及武器裝備提高戰(zhàn)場(chǎng)生存的最后一道防線(xiàn)，因此受到研發(fā)人員的重點(diǎn)關(guān)注。近年來(lái)，針對(duì)抗彈防護(hù)裝備的研究主要集中在傳統(tǒng)材料的性能提升及新材料的運(yùn)用等方面[2-4]，抗彈防護(hù)裝備在防護(hù)性能上取得了較大進(jìn)步，但在抗多發(fā)彈性能、輕量化、模塊化、適配性等方面已經(jīng)不能滿(mǎn)足需求，士兵及武器裝備抗彈防護(hù)技術(shù)應(yīng)朝著柔性化、離散化方向發(fā)展[5-6]。

為了提高抗彈防護(hù)裝備的機(jī)動(dòng)性和抗多發(fā)彈性能，從鱗甲類(lèi)生物的鱗片拼接結(jié)構(gòu)受到啟發(fā)，研究人員提出了一種離散化的仿生鱗甲拼接式防彈結(jié)構(gòu)[7-9]，采用數(shù)字化仿真分析和試驗(yàn)測(cè)試等手段從結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、防彈性能和防護(hù)機(jī)制等方面開(kāi)展了系列研究，積累了一定的基礎(chǔ)。Connors等[10]系統(tǒng)地分析了石鱉環(huán)帶鱗片的特征，結(jié)合逆向設(shè)計(jì)方法對(duì)不同區(qū)域的鱗片進(jìn)行了幾何參數(shù)化設(shè)計(jì)，并通過(guò)3D打印手段制造出多種尺寸規(guī)格的柔性拼接結(jié)構(gòu)，為仿生鱗片式防護(hù)裝備的設(shè)計(jì)和制造奠定了基礎(chǔ)。Martini等[11]借鑒魚(yú)類(lèi)生物鱗片與皮層連接模式，將氧化鋁鱗片黏結(jié)在柔性硅膠層上，制作出手指關(guān)節(jié)鱗片防護(hù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)穿刺試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)驗(yàn)證了仿生鱗片式防護(hù)結(jié)構(gòu)同時(shí)兼具防穿刺性和靈活性。劉鵬[12]分析了草魚(yú)鱗片的材料、結(jié)構(gòu)和性能特征，設(shè)計(jì)出一種由碳化硅陶瓷和超高分子量聚乙烯復(fù)合而成的圓形鱗片，并對(duì)鱗片尺寸和拼接參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過(guò)有限元仿真分析計(jì)算出鱗片總厚度為14 mm、鱗片半徑為89 mm、片材覆蓋率為0.35時(shí)，其防護(hù)結(jié)構(gòu)的防護(hù)性能最佳。Kim等[13]采用芳綸布模擬生物表皮，用金屬六邊形薄片模擬生物鱗片，使用鋁球進(jìn)行高速?zèng)_擊，發(fā)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)可有效減小彈丸高速?zèng)_擊帶來(lái)的損傷。He等[14]借鑒魚(yú)鱗和魚(yú)皮的拼接結(jié)構(gòu)，使用激光燒結(jié)技術(shù)將半球狀單元復(fù)合到具有固定形狀的柔性背襯上，制作出一種新的裝甲防護(hù)結(jié)構(gòu)，在防穿透性能上，其面密度降低了37%。彭戀[15]設(shè)計(jì)了一種飛碟狀仿生復(fù)合鱗片，并且按照魚(yú)鱗狀的排列方式拼接了一種可變形的疊層結(jié)構(gòu)，分析了鱗片支撐點(diǎn)數(shù)、曲率半徑、覆蓋角、著彈位置對(duì)防護(hù)性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)鱗片為三點(diǎn)支撐、覆蓋角度為80°時(shí)具有更好的能量耗散效率。朱德舉等[16]借鑒魚(yú)鱗的多級(jí)結(jié)構(gòu)，提出了一種由硬質(zhì)復(fù)合鱗片和多層軟質(zhì)無(wú)紡布?jí)|層組成的雙層柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)，分析了復(fù)合鱗片中陶瓷與復(fù)合材料的厚度比對(duì)防彈性能的影響，并指出疊加鱗片結(jié)構(gòu)的能量耗散和墊層的能量分散作用是防護(hù)結(jié)構(gòu)的重要能力。

針對(duì)仿生鱗片式柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)的研究，目前主要集中在鱗甲類(lèi)生物模型的提取及簡(jiǎn)單典型結(jié)構(gòu)方案的探索試驗(yàn)，研究對(duì)象主要以典型圓形鱗片為主，還需持續(xù)對(duì)鱗片形狀設(shè)計(jì)、疊層參數(shù)設(shè)計(jì)、彈道試驗(yàn)驗(yàn)證等方面進(jìn)行深入研究。文中根據(jù)仿生學(xué)原理，借鑒鱗甲類(lèi)生物鱗片柔性拼接模式，結(jié)合抗彈陶瓷和支撐背板在侵徹過(guò)程中的損傷特征，設(shè)計(jì)了一種由六邊形碳化硼陶瓷和圓形超高分子量聚乙烯（UHMWPE，PE）背板復(fù)合而成的仿生鱗片式拼接柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)，開(kāi)展了有限元仿真和彈道性能測(cè)試，分析了柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)在95式5.8 mm鋼芯彈射擊下的侵徹過(guò)程、損傷機(jī)制及能量耗散行為，擬為新一代抗多發(fā)小口徑彈的防護(hù)裝備研發(fā)奠定基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)

1.1 試樣制備

采用碳化硼陶瓷和超高分子量聚乙烯（UHMWPE，PE）背板作為復(fù)合鱗片的主要防護(hù)材料，材料層之間使用聚氨酯樹(shù)脂通過(guò)高溫?zé)釅撼尚喂に囘M(jìn)行黏合，再借鑒鱗甲類(lèi)生物鱗片的拼接原理，將復(fù)合鱗片進(jìn)行疊層拼接，鱗片之間通過(guò)高強(qiáng)度纖維線(xiàn)進(jìn)行繩結(jié)。

在彈丸侵徹后，PE背板會(huì)向后發(fā)生圓形的凹陷變形[17]，參與防護(hù)的區(qū)域主要為發(fā)生凹陷變形的圓形區(qū)域，因此將PE背板設(shè)計(jì)為圓形；經(jīng)拼接后，鱗片之間有多層重疊區(qū)，為了減輕防護(hù)結(jié)構(gòu)的整體重量，同時(shí)在PE背板上預(yù)留出連接孔位置，將鱗片中碳化硼陶瓷設(shè)計(jì)為六邊形，鱗片的形狀及柔性結(jié)構(gòu)試驗(yàn)樣件如圖1所示。根據(jù)《軍用防彈衣安全技術(shù)性能要求》[18]，任意2發(fā)有效射擊彈丸的中心距離須不小于51 mm。為了保證柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)的抗多發(fā)彈性能，確保相鄰兩發(fā)有效命中彈丸不擊中同一鱗片，將鱗片圓形PE背板的直徑設(shè)計(jì)為51 mm，將六邊形陶瓷對(duì)邊尺寸設(shè)計(jì)為40 mm，將六邊形陶瓷底部的2個(gè)頂點(diǎn)與圓形PE背板的邊緣貼合，同時(shí)在PE背板上陶瓷未覆蓋區(qū)域設(shè)計(jì)了4個(gè)連接孔，用于鱗片之間的繩結(jié)。

圖1 試驗(yàn)樣件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.2 試驗(yàn)方案

參考《軍用防彈衣安全技術(shù)性能要求》[18-19]，測(cè)試方式如圖2所示，采用95式5.8 mm彈道槍配5.8 mm普通鋼芯彈進(jìn)行測(cè)試，在常溫條件下，射距為15 m，彈丸初始速度為920 m/s，共進(jìn)行4次射擊。

圖2 彈道測(cè)試示意圖

2 有限元仿真

2.1 材料參數(shù)

考慮到彈丸在侵徹過(guò)程中會(huì)發(fā)生彈體彈塑性變形，這里選用Johnson-Cook材料本構(gòu)模型描述彈丸，其材料參數(shù)見(jiàn)表1。其中，為密度，為彈性模量，為泊松比，r為參考溫度，m為熔點(diǎn)，0為參考應(yīng)變率，為塑性功轉(zhuǎn)熱系數(shù)，p為定壓比熱容，為屈服強(qiáng)度，為應(yīng)變硬化常數(shù)，為應(yīng)變硬化指數(shù)，為應(yīng)變率常數(shù)，為溫度軟化系數(shù)，1、2、3為材料損傷參數(shù)。

表1 彈丸材料參數(shù)

Tab.1 Parameters of bullet material

表2 碳化硼陶瓷材料參數(shù)

Tab.2 Material parameters of boron carbide ceramics

表3 PE背板材料參數(shù)

Tab.3 Material parameters of PE backboard

2.2 有限元模型建立與網(wǎng)格劃分

選用AUTODYN軟件建立柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)和彈丸的有限元模型，如圖3所示。其中，靶板網(wǎng)格尺寸設(shè)置為1 mm，彈丸網(wǎng)格尺寸設(shè)置為0.5 mm，仿真分析的初始條件與試驗(yàn)條件保持一致，采用侵蝕接觸算法來(lái)描述接觸過(guò)程中彈靶的損傷破壞行為。

圖3 有限元模型示意圖

3 結(jié)果與分析

3.1 彈道測(cè)試結(jié)果

試樣彈道測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4，共進(jìn)行了4發(fā)射擊試驗(yàn)。其中，有效防御3發(fā)，另有1發(fā)出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，未穿透靶位背后膠泥背凸最小值為25.7 mm、最大值為31.9 mm。穿透靶位是因擊中了試樣的邊緣區(qū)域。4#彈擊鱗片和彈丸的損傷情況如圖4所示。由圖4可知，彈擊鱗片表面的陶瓷出現(xiàn)嚴(yán)重碎裂，且與PE背板

表4 靶試結(jié)果

Tab.4 Shooting test results

圖4 著彈鱗片損傷情況

發(fā)生脫離，PE背板出現(xiàn)明顯分層破損現(xiàn)象，且整體向射擊方向形成圓形凹陷，但未形成貫穿性損傷，證明單片鱗片能有效抵御95式5.8 mm鋼芯彈的射擊。

著彈區(qū)的X光圖像如圖5所示，在著彈鱗片上陶瓷發(fā)生了嚴(yán)重破碎情況，與著彈鱗片相鄰的鱗片僅出現(xiàn)局部輕微損傷，未出現(xiàn)大面積損傷失效現(xiàn)象。表明在拼接式柔性結(jié)構(gòu)中，鱗片能夠限制單次彈擊損傷的擴(kuò)散，表現(xiàn)出優(yōu)異的抗多發(fā)彈性能。

著彈區(qū)域背后膠泥的凹陷形貌如圖6所示，可以看出，著彈鱗片在子彈的沖擊下發(fā)生了凹陷變形。同時(shí)，著彈區(qū)域局部向后發(fā)生一定位移，在試樣后的膠泥上形成變形凹陷和壓痕凹陷。從凹陷特點(diǎn)可以看出，著彈鱗片形成的凹陷區(qū)面積和深度均最大，與其相鄰的鱗片形成的壓痕凹陷區(qū)較小。由于防彈鱗片單片尺寸相對(duì)較小，不足以抵抗高能量彈丸的沖擊，此次設(shè)計(jì)的拼接式鱗片之間的相互牽連作用有效地將彈丸的沖擊能量從著彈鱗片上分散到與其相鄰的鱗片上，降低了彈丸對(duì)單片鱗片的損傷，提高了單片鱗片的防護(hù)性能，表現(xiàn)出明顯的緩沖吸能效果。

圖5 著彈區(qū)X光圖像

圖6 著彈區(qū)膠泥凹陷形貌

3.2 仿真結(jié)果與測(cè)試結(jié)果吻合性分析

彈丸和PE背板試驗(yàn)與仿真模擬的損傷形貌對(duì)比分別如圖7～8所示。彈丸和PE背板在侵徹后的破壞形貌與仿真模擬結(jié)果的吻合性較高，彈丸均呈現(xiàn)出前部粉碎、中間向后潰縮翻邊的損傷形貌；PE背板均向彈擊方向發(fā)生明顯的凹陷變形，且出現(xiàn)了嚴(yán)重的分層現(xiàn)象。在仿真模擬中，彈丸剩余質(zhì)量和背凸值分別為713 mg、29.2 mm，試驗(yàn)得到的彈丸剩余質(zhì)量和背凸值分別為746 mg、31.9 mm，仿真模擬和試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)誤差較小。綜上說(shuō)明，仿真分析與試驗(yàn)測(cè)試的吻合性較高。

圖7 彈丸試驗(yàn)與仿真模擬損傷形貌對(duì)比

圖8 PE背板試驗(yàn)與仿真模擬損傷形貌對(duì)比

3.3 分析與討論

在侵徹過(guò)程中，鱗片、陶瓷、PE背板及彈丸外觀(guān)形貌的變化過(guò)程如表5所示，在侵徹過(guò)程中彈丸速度的變化情況如圖9所示，在侵徹過(guò)程中著彈鱗片的位移如圖10所示。結(jié)合各層材料的損傷特性，彈丸對(duì)柔性拼接結(jié)構(gòu)的侵徹過(guò)程總體上可以分為3個(gè)階段。

表5 彈丸侵徹過(guò)程演變示意

Tab.5 Evolution of bullet shooting

圖9 侵徹過(guò)程彈丸速度衰減過(guò)程

圖10 侵徹過(guò)程著彈鱗片位移

1）侵徹初始階段。彈丸與鱗片表面的陶瓷接觸，陶瓷和彈丸均發(fā)生了破損。一方面，開(kāi)始侵徹后，在彈丸高能量沖擊作用下陶瓷開(kāi)坑，形成裂紋，隨后裂紋迅速擴(kuò)散至整個(gè)陶瓷片材，陶瓷的破損機(jī)制主要為開(kāi)裂破損和粉碎破損。另一方面，彈丸前端部分在高硬度和高壓縮強(qiáng)度的陶瓷磨蝕作用下，碎裂成細(xì)小、堅(jiān)硬的碎片，后端部分也因高應(yīng)力而發(fā)生擠壓變形，速度和動(dòng)能均大幅度降低（圖9），彈丸的破損機(jī)制主要為擠壓變形和碎裂。此外，著彈鱗片上的應(yīng)力波傳遞到與其相鄰的鱗片上，著彈區(qū)域的鱗片開(kāi)始整體向后位移，使得在鱗片間傳遞應(yīng)力耗散能量的同時(shí)增加了鱗片對(duì)彈丸的作用時(shí)間，進(jìn)一步損耗了彈丸的能量。由此可見(jiàn)，在此階段陶瓷的破碎和鱗片間應(yīng)力的傳遞是彈丸沖擊能量損耗的主要原因。

2）彈丸貫穿陶瓷后與陶瓷碎片共同作用于PE背板，部分陶瓷碎裂后仍繼續(xù)損耗彈丸。在這個(gè)階段，PE背板的損傷形成主要包含2個(gè)方面。一方面，當(dāng)彈丸貫穿陶瓷后，PE背板在彈丸和陶瓷碎片的沖擊作用下形成應(yīng)力波，其中的部分應(yīng)力波沿著面內(nèi)纖維傳遞，面內(nèi)方向的應(yīng)力使得部分纖維應(yīng)變超過(guò)斷裂伸長(zhǎng)，從而出現(xiàn)拉伸斷裂。另一部分沿法線(xiàn)方向逐層傳遞，在界面處產(chǎn)生反射，并形成拉伸應(yīng)力波，界面處的反射應(yīng)力波大于界面斷裂容限的部位出現(xiàn)分層。另一方面，PE背板表層的部分纖維層在彈丸和陶瓷碎片的切削作用下發(fā)生接觸區(qū)局部的切削斷裂，同時(shí)發(fā)生拉伸變形，呈現(xiàn)出整體凹陷形狀，纖維層之間拉伸變形的程度不同，出現(xiàn)纖維層間分層失效，進(jìn)而導(dǎo)致陶瓷與PE背板之間出現(xiàn)脫黏，因此在此階段PE背板的損壞機(jī)制主要包含纖維層的斷裂、纖維層的分層和PE背板的整體凹陷變形。能量損耗形式主要包含2個(gè)方面：當(dāng)彈丸貫穿陶瓷后，陶瓷在其自身碎裂形成的碎片和外層材料的約束下，對(duì)彈丸后半部分繼續(xù)磨損消耗，此過(guò)程與階段1中陶瓷與彈丸相互作用的形式類(lèi)似，主要為較大塊的陶瓷破損成更小的碎片，以此對(duì)彈丸能量進(jìn)行損耗；此階段的應(yīng)力傳遞擴(kuò)散區(qū)域和應(yīng)力峰值相較于階段1（圖10）更大，著彈區(qū)產(chǎn)生的位移更多，這也導(dǎo)致彈丸損耗作用時(shí)間延長(zhǎng)，損耗的能量也更多。由此可見(jiàn)，破碎陶瓷對(duì)彈丸的磨削，PE背板對(duì)彈丸的牽制損耗，以及鱗片間傳遞的能量損耗是這個(gè)階段彈丸能量損耗的主要因素。

3）彈丸擺脫了陶瓷的磨損，在僅受PE背板的牽制下，其殘余能量耗盡，并停止侵徹。在此階段，PE背板與彈丸之間的相互作用效果及損傷形式與階段2類(lèi)似，能量耗散形式主要包含2個(gè)方面：通過(guò)PE背板中的纖維層斷裂、分層和整體凹陷變形來(lái)對(duì)彈丸的殘余能量進(jìn)行損耗；彈擊鱗片向后位移不斷增加（圖10），延長(zhǎng)了彈丸在PE背板中的駐留時(shí)間，進(jìn)一步增加了殘余能量的損耗。PE背板對(duì)彈丸的牽制損耗及鱗片間的能量耗散，使得彈丸的殘余能量耗盡，并停留在PE背板中，最終失去侵徹能力。

綜上所述，在彈丸侵徹柔性結(jié)構(gòu)過(guò)程中，鱗片的破損機(jī)制主要為陶瓷的破碎，陶瓷與PE背板脫黏，PE背板纖維層斷裂和分層，以及PE背板凹陷變形；彈丸的破碎機(jī)制主要為擠壓變形和碎裂。彈丸的沖擊動(dòng)能主要通過(guò)陶瓷破損、PE背板斷裂/分層/變形、鱗片間能量傳遞等方式來(lái)進(jìn)行耗散。柔性結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)異的極限抗單發(fā)彈性能和抗多發(fā)彈性能，柔性結(jié)構(gòu)通過(guò)侵徹過(guò)程中產(chǎn)生的局部位移來(lái)增加對(duì)彈丸的作用時(shí)間，進(jìn)一步增大彈丸能量耗散，同時(shí)在鱗片間傳遞能量進(jìn)行耗散，減少單次彈擊對(duì)著彈鱗片造成的損傷，進(jìn)而提高柔性結(jié)構(gòu)的極限抗單發(fā)彈性能；鱗片可限制單次彈擊的損傷范圍，使柔性結(jié)構(gòu)受到單次彈擊后不會(huì)產(chǎn)生大面積損傷擴(kuò)散，以此來(lái)提高柔性結(jié)構(gòu)的抗多發(fā)彈性能。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)鱗片式拼接柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行防95式5.8 mm鋼芯彈彈道測(cè)試和有限元仿真，分析了侵徹過(guò)程中鱗片及彈丸的損傷機(jī)制和能量損耗形式，得出以下結(jié)論。

1）提出了一種由六邊形陶瓷和圓形PE背板復(fù)合而成的鱗片，并拼接成柔性防護(hù)結(jié)構(gòu)，彈道測(cè)試與仿真分析結(jié)果吻合良好，均表明該結(jié)構(gòu)能夠有效防御95式5.8 mm鋼芯彈。

2）鱗片的損傷機(jī)制主要為陶瓷的破碎，陶瓷與PE背板脫黏，PE背板纖維層斷裂和分層，以及PE背板凹陷變形。彈丸的破碎機(jī)制主要為擠壓變形和碎裂。

3）在彈丸侵徹柔性結(jié)構(gòu)過(guò)程中，彈丸的沖擊動(dòng)能主要通過(guò)陶瓷破損、PE背板斷裂/分層/變形、鱗片間能量傳遞等方式來(lái)進(jìn)行耗散。

4）通過(guò)增加侵徹過(guò)程中的能量損耗來(lái)提高柔性結(jié)構(gòu)的極限抗單發(fā)彈性能，通過(guò)鱗片限制單次射擊產(chǎn)生的損傷范圍，以提高柔性結(jié)構(gòu)的抗多發(fā)彈性能。

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Bulletproof Performance of Biomimetic Scale Spliced Flexible Protective Structure

HUANG An-wei, LIN Yu*,LI Zhong-sheng,WEI Yu,CHENG Shi-yu,WU Dao-xun,WU Yong-peng, ZHOU Fu

(Southwest Institute of Technology and Engineering, Chongqing 400039, China)

The work aims to design a spliced flexible protective structure composed of boron carbide ceramics and ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE, PE) based on the principles of bionics with the flexible splicing mode of pholidota creators as a reference, so as to improve the flexibility and resistance to multiple rounds of protective equipment. Firstly, composite scales were prepared through high-temperature hot pressing molding process, and then shooting tests were conducted with a 95-type 5.8 mm steel core bullet. Finally, finite element simulation was used to analyze the mechanism of bullet damage and energy dissipation during the shooting process. The shooting of the bullet resulted in severe fragmentation of the ceramic layer of the scales, as well as circular deformation of the PE back plate, but it was not penetrated. The damage range of a single shot was limited to the vicinity of the shot scale and other adjacent scales, but no large-scale damage was formed, demonstrating excellent resistance to multiple rounds. The energy of the bullets diffuses through the shot scales to other adjacent scales, reducing the damage effect of the bullet on the shot scales and improving the ultimate single shot resistance performance of the flexible structure. The biomimetic scale spliced flexible structure can successfully resist the shooting of Type 95 5.8 mm steel core bullets, while possessing flexibility and excellent resistance to multiple rounds. It can be applied to the small caliber ammunition protective armor of the new generation of individual soldiers and weapons equipment.

biomimetic structure; scale splicing; compound scales; numerical simulation; bulletproof performance

R852.8

A

1001-3563(2023)21-0011-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.21.002

2023-06-16

通信作者

責(zé)任編輯：彭颋