Os fatores que afetam o desempenho à prova de balas de coletes à prova de balas podem ser considerados sob dois aspectos: o projétil de interação (bala ou estilhaço) e o material à prova de balas. No que diz respeito ao projétil, sua energia cinética, forma e material são fatores importantes que determinam sua penetração.
As balas comuns, especialmente balas com núcleo de chumbo ou aço, irão se deformar ao entrar em contato com materiais à prova de balas. Neste processo, uma parte considerável da energia cinética do projétil é consumida, reduzindo efetivamente a força de penetração do projétil, que é um aspecto importante do mecanismo de absorção de energia do projétil. Para bombas, granadas e outros estilhaços ou fragmentos secundários formados por balas, a situação é significativamente diferente. Esses estilhaços têm formas irregulares, bordas afiadas, peso leve e tamanho pequeno e não se deformam após atingir materiais à prova de balas, especialmente materiais macios à prova de balas. De um modo geral, a velocidade desse tipo de entulho não é alta, mas a quantidade é grande e densa.
A chave para a absorção de energia de tais fragmentos por coletes à prova de balas está no fato de que os fragmentos cortam, esticam e rompem os fios do tecido balístico e causam a interação entre os fios do tecido e as diferentes camadas do tecido, resultando na deformação geral do tecido. Nos processos mencionados acima, os fragmentos atuam para o exterior, consumindo assim sua própria energia. Nos dois tipos de processo de absorção de energia corporal acima, uma pequena parte da energia é convertida em energia térmica por fricção (fibra / fibra, fibra / bala) e convertida em energia sonora por meio do impacto. Em termos de materiais à prova de balas, para atender aos requisitos de armadura corporal para absorver a energia cinética de balas e outros projéteis, os materiais à prova de balas devem ter alta resistência, boa tenacidade e grande capacidade de absorção de energia. Os materiais usados na armadura corporal, especialmente armadura corporal macia, são principalmente fibras de alto desempenho. Essas fibras de alto desempenho são caracterizadas por alta resistência e alto módulo. Embora algumas fibras de alto desempenho, como fibra de carbono ou fibra de boro, tenham alta resistência, basicamente não são adequadas para coletes à prova de balas devido à pouca flexibilidade, baixo poder de ruptura, dificuldade de girar e processar e alto preço.
Especificamente, para tecidos balísticos, seu efeito à prova de balas depende principalmente dos seguintes aspectos: resistência à tração da fibra, alongamento da fibra na ruptura e trabalho na ruptura, módulo da fibra, orientação da fibra e velocidade de transmissão da onda de tensão, fibra A finura da fibra, a forma como a fibra é montada, o peso da fibra por unidade de área, a estrutura e as características da superfície do fio, a estrutura do tecido, a espessura da camada de malha de fibra, o número de camadas da camada de malha ou da camada de tecido, etc. o desempenho do material fibroso usado para resistência ao impacto depende da energia de ruptura da fibra e da velocidade de transmissão da onda de tensão. A onda de tensão deve se espalhar o mais rápido possível e a energia de fratura da fibra sob impacto de alta velocidade deve ser a mais alta possível. O trabalho de ruptura de tração de um material é a energia que o material possui para resistir a danos por forças externas, e é uma função relacionada à resistência à tração e deformação por alongamento. Portanto, teoricamente, quanto maior for a resistência à tração, quanto mais forte for a capacidade de deformação por alongamento do material, maior será o potencial de absorção de energia.
Porém, na prática, o material utilizado para a armadura não pode ter deformação excessiva, portanto a fibra utilizada para a armadura também deve ter uma maior resistência à deformação, ou seja, um módulo elevado. A influência da estrutura do fio na resistência balística é devida à diferença na taxa de utilização da resistência da fibra única e a capacidade geral de deformação por alongamento do fio devido aos diferentes tecidos do fio. O processo de rompimento do fio depende em primeiro lugar do processo de rompimento da fibra, mas por se tratar de um agregado, há uma grande diferença no mecanismo de rompimento. Se a finura da fibra for fina, o emaranhado no fio é mais apertado e a força é mais uniforme, aumentando assim a resistência do fio. Além disso, a retidão e o paralelismo do arranjo de fibras no fio, o número de transferências das camadas interna e externa e a torção do fio têm uma influência importante nas propriedades mecânicas do fio, especialmente na resistência à tração e alongamento no intervalo. Além disso, devido à interação entre o fio e o fio e o fio e o corpo elástico durante o processo de bombardeio, as características da superfície do fio terão o efeito de fortalecer ou enfraquecer os dois efeitos acima. A presença de óleo e umidade na superfície do fio reduzirá a resistência de balas ou estilhaços de penetração no material, então as pessoas geralmente precisam limpar e secar o material e buscar maneiras de melhorar a resistência à penetração. As fibras sintéticas com alta resistência à tração e alto módulo são geralmente altamente orientadas, de modo que a superfície da fibra é lisa e o coeficiente de atrito é baixo. Quando essas fibras são usadas em tecidos à prova de balas, a capacidade de transferir energia entre as fibras é fraca após o bombardeio e a onda de estresse não pode se espalhar rapidamente, reduzindo assim a capacidade do tecido de bloquear as balas. Os métodos comuns para aumentar o coeficiente de atrito da superfície, tais como levantamento e acabamento corona, irão reduzir a resistência da fibra, enquanto o método de revestimento de tecido é fácil de causar a&soldadura" entre as fibras e as fibras, resultando na onda de choque da bala no fio. A reflexão ocorre lateralmente, fazendo com que a fibra se quebre prematuramente. Para resolver essa contradição, as pessoas criaram vários métodos. A AlliedSignal (AlliedSignal) introduziu no mercado uma fibra de tratamento de ar enrolado, que aumenta o contato entre a bala e a fibra pelo emaranhamento da fibra dentro do fio.
Na Patente US No. 5.035.111, é introduzido um método para melhorar o coeficiente de atrito de fios usando fibras de estrutura de núcleo de bainha. O&núcleo" desta fibra é uma fibra de alta resistência, e a&pele" usa uma fibra com uma resistência ligeiramente inferior e um coeficiente de atrito mais alto. Este último representa 5% a 25%. O método inventado por outra patente US 5255241 é semelhante a este. Ele reveste a superfície da fibra de alta resistência com uma fina camada de polímero de alta fricção para melhorar a capacidade do tecido&nº 39 de resistir à penetração do metal. Esta invenção enfatiza que o polímero de revestimento deve ter forte adesão à superfície da fibra de alta resistência, caso contrário, o material de revestimento que se desprende quando bombardeado agirá como um lubrificante sólido entre as fibras, reduzindo assim a superfície da fibra. Coeficiente de fricção. Além das propriedades da fibra e características do fio, um fator importante que afeta a capacidade à prova de balas da armadura corporal é a estrutura do tecido. Os tipos de estrutura de tecido usados na armadura corporal de software incluem tecidos de malha, tecidos tecidos, tecidos não trama, feltros não tecidos perfurados com agulha, etc. Os tecidos de malha têm maior alongamento, o que é benéfico para melhorar o conforto de uso. Mas esse tipo de alto alongamento usado para resistência ao impacto produzirá grandes danos não penetrantes. Além disso, como os tecidos de malha têm características anisotrópicas, eles têm diferentes graus de resistência ao impacto em diferentes direções. Portanto, embora os tecidos de malha tenham vantagens em termos de custo de produção e eficiência de produção, eles geralmente são adequados apenas para a fabricação de luvas resistentes a facadas, roupas de esgrima, etc., e não podem ser totalmente usados para coletes à prova de balas. As armaduras corporais mais amplamente utilizadas são tecidos, tecidos não trama e feltros não tecidos perfurados com agulha. Devido às suas diferentes estruturas, esses três tipos de tecidos têm diferentes mecanismos à prova de balas e a balística ainda não pode fornecer uma explicação suficiente. De modo geral, após a bala atingir o tecido, ela irá gerar uma onda de vibração radial na área do ponto de impacto e se espalhar pelo fio em alta velocidade.
Quando a onda de vibração atinge o ponto de entrelaçamento do fio, parte da onda será transmitida ao longo do fio original para o outro lado do ponto de entrelaçamento, outra parte será transferida para o interior do fio entrelaçado e parte será refletida ao longo do fio original. Volte e forme uma onda refletida. Entre os três tipos de tecidos acima, o tecido tem mais pontos de entrelaçamento. Após ser atingido pelo projétil, a energia cinética do projétil pode ser transmitida por meio da interação dos fios no ponto de entrelaçamento, de forma que a força de impacto do projétil ou estilhaço possa ser absorvida em uma área maior. . Mas, ao mesmo tempo, o ponto de entrelaçamento desempenha o papel de uma extremidade fixa invisível. A onda refletida formada na extremidade fixa e a onda original incidente serão sobrepostas na mesma direção, o que aumenta muito o efeito de alongamento do fio e quebra após ultrapassar sua resistência à ruptura. Além disso, alguns pequenos estilhaços podem empurrar um único fio do tecido para longe, reduzindo assim a resistência à penetração dos estilhaços. Dentro de uma certa faixa, se a densidade do tecido for aumentada, a possibilidade da situação acima pode ser reduzida e a resistência do tecido pode ser melhorada, mas o efeito negativo da reflexão e superposição da onda de tensão será melhorada. Teoricamente, obter a melhor resistência ao impacto é utilizar materiais unidirecionais sem pontos de entrelaçamento. Este é também o ponto de partida do" Escudo" tecnologia." Escudo" tecnologia, ou" array unidirecional" tecnologia é um método de produção de materiais compostos não tecidos à prova de balas de alto desempenho, lançado e patenteado pela United Signal Corporation em 1988. O direito de usar essa tecnologia patenteada também foi concedido à empresa holandesa DSM. O tecido feito com essa tecnologia é um tecido sem trama. O tecido sem trama é feito organizando as fibras em paralelo em uma direção e unindo-as com uma resina termoplástica. Ao mesmo tempo, as fibras são cruzadas entre camadas e prensadas com uma resina termoplástica.
A maior parte da energia de uma bala ou estilhaço é absorvida esticando e rompendo as fibras no ponto de impacto ou próximo a ele. O" Escudo" o tecido pode manter a resistência original da fibra ao máximo e rapidamente dispersar a energia para uma área maior, e o procedimento de processamento é relativamente simples. O tecido sem trama de camada única pode ser usado como estrutura de base da armadura corporal macia após ser laminado, e a multicamada pode ser usada como materiais duros à prova de balas, como inserções reforçadas à prova de balas. Se nos dois tipos de tecidos acima, a maior parte da energia do projétil é absorvida pelas fibras no ponto de impacto ou perto do ponto de impacto por meio de alongamento excessivo ou perfuração para quebrar as fibras, então o feltro não tecido perfurado por agulha é O mecanismo à prova de balas do tecido estruturado não pode ser explicado.
Porque experimentos mostraram que a quebra da fibra dificilmente ocorre no feltro não tecido perfurado por agulha. O feltro não tecido puncionado por agulha é composto por um grande número de fibras curtas, não há ponto de entrelaçamento e quase não há reflexão de ponto fixo da onda de deformação. O efeito à prova de balas depende da velocidade de difusão da energia do impacto da bala no feltro. Observou-se que após ser atingido por estilhaços, havia um rolo de material fibroso na ponta do Projétil Simulador de Fragmentos (FSP). Portanto, prevê-se que o corpo do projétil ou estilhaço se torne cego na fase inicial do impacto, dificultando a penetração no tecido. Muitos materiais de pesquisa têm apontado que o módulo de fibra e a densidade do feltro são os principais fatores que afetam o efeito balístico de todo o tecido. Os feltros não tecidos perfurados por agulha são usados principalmente em coletes militares à prova de bala, feitos principalmente de folhas à prova de bala.
