本文是一篇关于抗低速冲击纺织复合材料头盔壳体的研究进展综述，发表于《纺织学报》2021年第42卷第8期，由江南大学针织技术教育部工程研究中心的檀江涛、蒋高明、高哲和郑培晓共同撰写。文章系统回顾了纺织复合材料头盔壳体的研究现状，重点分析了其预制件结构、成型工艺及抗冲击性能的研究进展，并提出了未来的研究方向。
头盔作为重要的个体防护装置，在交通事故中能够有效降低颅脑损伤的风险。研究表明，摩托车头盔可将交通事故中的死亡率降低42%，颅脑损伤风险降低70%。头盔壳体作为头盔的核心部件，主要功能是吸收冲击能量、分配冲击载荷并防止尖锐物体的穿透。目前，市场上的头盔壳体材料主要包括热塑性塑料和纺织复合材料。纺织复合材料头盔壳体因其轻质、耐压缩、抗低速冲击等优良性能，逐渐成为研究热点。然而，现有的纺织复合材料头盔壳体多采用裁剪铺层的方式制备，存在生产效率低、人工参与度高、成型质量和尺寸稳定性差等问题，限制了其进一步发展。因此，如何在保证抗低速冲击性能的基础上解决这些问题，成为当前研究的重点。
文章首先对比了二维和三维织物作为头盔壳体预制件的结构特征及其优缺点。二维织物包括二维机织物和二维针织物。二维机织物（如平纹织物和方平织物）因其紧密排列和高纤维体积含量，广泛应用于头盔壳体预制件中。然而，二维机织物在成型过程中易产生褶皱，需裁剪后拼接铺层，导致生产效率低且纤维浪费严重。二维针织物（如纬平针、米兰诺和罗纹组织）则可通过横编成形技术实现一体成形，但其刚性较差，冲击后形变量大。
三维织物（如三维机织物和多轴向针织物）因其层间结合强度高、损伤容限大，逐渐成为头盔壳体预制件的研究热点。三维机织物通过引入接结纱增强了层间结合强度，但其成型过程中易出现纱线滑移现象，导致头盔壳体尺寸稳定性差。多轴向针织物（如纬编轴向针织物）则通过衬纬纱系统实现了高性能纤维的无屈曲编织，具有优异的成型性和抗冲击性能，但其织造设备复杂，生产效率低。横编间隔织物作为一种新型三维针织物，通过横编成形技术实现了一体成形头盔壳体预制件，解决了尺寸稳定性差的问题，成为未来研究的重点。
文章详细介绍了三种头盔壳体成型工艺：模压法、气囊加压法和真空袋压法。模压法通过高温高压固化成型，产品尺寸精度高、抗冲击性能优异，但生产效率受限于人工铺层。气囊加压法利用橡胶气囊加压固化成型，适用于全盔型壳体的生产，但同样存在人工用量大的问题。真空袋压法通过抽真空产生的大气压辅助固化成型，工艺简单、成本低，但生产效率低，主要用于新型头盔壳体的开发研究。
文章从抗冲击性能指标、实验研究和数值模拟三个方面总结了纺织复合材料头盔壳体的抗冲击性能研究进展。抗冲击性能指标主要包括头部线性加速度峰值（PLA）、头部损伤标准（HIC）、冲击力、能量吸收值、凹坑深度和损伤面积等。实验研究方面，文章对比了不同织物结构（如二维机织物、三维机织物和多轴向针织物）增强复合材料的抗冲击性能，发现三维织物在能量吸收和损伤容限方面表现优异。数值模拟研究方面，文章回顾了多种头盔有限元模型的开发与应用，重点介绍了基于LS-DYNA和Abaqus软件的数值模拟研究，验证了复合材料头盔壳体在低速冲击下的能量吸收性能。
文章指出，纺织复合材料头盔壳体的未来研究方向包括：1）基于横编成形技术开发一体成形头盔壳体预制件，解决尺寸稳定性差的问题；2）探究成型工艺及其参数对头盔壳体抗低速冲击性能的影响；3）深入研究头盔壳体的低速冲击损伤机制，为数值模拟研究提供更准确的参数和模型。
本文系统总结了纺织复合材料头盔壳体的研究进展，为相关领域的研究人员提供了重要的理论指导和实践参考。文章不仅梳理了现有研究的不足，还提出了未来的研究方向，对推动纺织复合材料头盔壳体的技术进步和产业化应用具有重要意义。