Study on quasi-static penetration mechanical behavior of fiber-metal laminates

HONG Yihao; WEN Yuxi; ZHAO Shunqiu; HAN Jianlin; WU Fei

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.014

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Study on quasi-static penetration mechanical behavior of fiber-metal laminates

·Experimental Research·Testing Technology· | 更新时间：2026-07-17

- Study on quasi-static penetration mechanical behavior of fiber-metal laminates
- Journal of Mechanical Strength Vol. 48, Issue 7, Pages: 120-126(2026)
- 作者机构：
  
  1.广东工业大学材料与能源学院，广州 510006
  2.化学与精细化工广东省实验室揭阳分中心，揭阳 522000
- 作者简介：
  
  WU Fei, E-mail: julie.wu@gdut.edu.cn
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52175294;51705085);Innovation Research Project of Education Bureau of Foshan City(2023XJZZ02);Jieyang Branch Laboratory of Chemistry and Fine Chemicals of Guangdong Province(RJDT240027)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.014
  CLC： TB333
- Received：11 November 2024，
  
  Revised：2024-12-03，
  
  Online First：17 July 2026，
  
  Published：15 July 2026
- 稿件说明：
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洪熠豪，温昱曦，赵顺秋，等. 纤维金属层合板准静态侵彻力学行为研究［J］. 机械强度，2026，48（7）：120-126.

Hong Yihao，Wen Yuxi，Zhao Shunqiu，et al. Study on quasi-static penetration mechanical behavior of fiber-metal laminates［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（7）：120-126.
洪熠豪，温昱曦，赵顺秋，等. 纤维金属层合板准静态侵彻力学行为研究［J］. 机械强度，2026，48（7）：120-126. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.014.

Hong Yihao，Wen Yuxi，Zhao Shunqiu，et al. Study on quasi-static penetration mechanical behavior of fiber-metal laminates［J］. Journal of Mechanical Strength，2026，48（7）：120-126. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2026.07.014.

摘要

目的

针对单一材料难以同时满足抗侵彻性能和轻量化要求的问题，研究钩织纤维金属层合板在准静态工况下的抗侵彻力学行为与能量吸收特性。

方法

首先，采用短针钩织与胶结工艺，制备了不同纤维钩织结构芯层的层合板试样，在电子万能试验机上进行了准静态侵彻试验；然后，利用SolidWorks软件建立了三维几何模型并导入Abaqus有限元分析软件，进行了准静态侵彻数值模拟，通过试验与仿真数据的对比分析，引入了吸能评价指标处理相关数据。

结果

结果表明，试验载荷-位移曲线与仿真模拟曲线吻合良好。当层间芯层为单层时，其缓冲作用不明显，层合板的峰值载荷接近于防弹板材料本身的峰值载荷；当芯层为双层或混合钩织结构时，可产生显著的缓冲效应。与参考基准（P

、P

板峰值载荷之和40.08 kN）相比，单层芯层的PSP和PKP层合板的峰值载荷分别提高了0.52、0.54 kN，而双层或混合芯层的PSSP、PKKP、PSKP、PMP层合板的峰值载荷则分别降低了13.17、0.87、10.48、8.12 kN。芯层的加入降低了防弹板的刚度，使其发生更充分的溃缩变形，各层合板的准静态侵彻吸能量较无芯层单板分别显著提高了95.12%、80.93%、95.59%、153.2%、65.95%、30.70%，其中双层不锈钢纤维钩织层合板（PSSP）的吸能表现最佳。

Abstract

Objective

To address the challenge of single materials struggling to simultaneously satisfy anti-penetration performance and lightweight design requirements

the quasi-static penetration mechanical behavior and energy absorption characteristics of fiber-metal laminates with crochet core structures were investigated.

Methods

Firstly

laminate samples featuring different fiber crochet core layers were fabricated using short-needle crocheting and bonding methods

followed by quasi-static penetration tests on an electronic universal testing machine. Then

equivalent idealized numerical models were established using SolidWorks and imported into Abaqus finite element analysis software for simulations

with evaluation metrics introduced to process the test and numerical data.

Results

The numerical simulation results exhibit excellent agreement with the test curves. Single-layer cores exert a negligible effect on the peak load of the laminates

whereas double-layer or hybrid crochet structures display a pronounced buffering effect. Compared with the reference un-cored plates (40.08 kN)

the peak loads of PSP and PKP laminates increase by 0.52 kN and 0.54 kN

while those of PSSP

PKKP

PSKP

and PMP laminates decrease by 13.17

0.87

10.48

and 8.12 kN

respectively. Due to reduced stiffness and expanded deformation

their energy absorption capacities significantly increase by 95.12%

80.93%

95.59%

153.2%

65.95%

and 30.70%

respectively

with the double-layer stainless steel crochet laminate (PSSP) demonstrating the optimal energy dissipation capability.

关键词

Keywords

references

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