ارائه یک مدل اصلاحی و بررسی تحلیلی نفوذ پرتابه در اهداف نیمه بی‌نهایت سرامیک – فلز

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشگاه جامع امام حسین (ع)

2 استاد، عضو هیات علمی دانشگاه جامع امام حسین (ع)

3 دانشیار، عضو هیات علمی دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

امروزه در مکانیک ضربه، سرامیک به علت چگالی پایین و سختی بالا به طور وسیعی در ساخت هدف های ضدگلوله مورداستفاده قرارگرفته و از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مقاله به ارائه یک مدل تحلیلی اصلاحی جدید و کامل در اهداف نیمه بی نهایت سرامیک – فلز، بر اساس مدل تحلیلی فلوز که یکی از مدل های مهم و اساسی درزمینهٔ نفوذ هست، پرداخته‌شده است. مدل تحلیلی جدید شامل اصلاحاتی ازجمله در نظر گرفتن تغییرات سرعت پرتابه در هر بازه زمانی، محاسبه مدت‌زمان تشکیل مخروط سرامیکی، تغییر نیم زاویه شکست مخروط سرامیکی، تغییر مقاومت فشاری سرامیک در طول فرآیند نفوذ، محاسبه کاهش جرم سرامیک بر اساس زمان تشکیل مخروط سرامیکی، کاهش طول پرتابه وابسته به تغییرات سرعت پرتابه و سرامیک در هر بازه زمانی و محاسبه کاهش جرم پشتیبان است. فلوچارتی از مراحل تعیین عمق نفوذ نیز با توجه به اصلاحات مدل تحلیلی جدید و رفع ابهامات مدل فلوز ارائه‌شده است. نتایج مربوط به مدل تحلیلی جدید با نتایج مدل های تحلیلی فلوز و وودوارد و آزمایش‌های تجربی مقایسه شده است. این نتایج ضمن بهبود پیش بینی های مدل فلوز در تعیین عمق نفوذ در سرعت های پایین، با داده های تجربی نیز مطابقت خوبی را نشان می دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Florence AL, Ahrens T (1967) Interaction of projectiles and composite armor. Stanford Res Inst Menlo Park.

[2] Tate A (1967) A theory for the deceleration of long rods after impact. J Mech Phys Solids 15: 387-399.

[3] Wilkins ML (1978) Mechanics of penetration and perforation. Int J Eng Sci 16: 793-807.

[4] Backman ME, Goldsmith W (1978) The mechanics of penetration of projectiles into targets. Int J Eng Sci 16(1): 1-100.

[5] Rosenberg Z, Yeshurun Y (1988) The relation between ballistic efficiency and compressive strength of ceramic tiles. Int J Impact Eng 7: 357-362.

[6] Woodward RL (1990) A simple one-dimensional approach to modelling   ceramic   composite   armour   defeat.  Int J Impact Eng 9: 455-474.

[7] Reijer PC (1991) Impact on ceramic faced armour PhD thesis, Technical University Delft, Delft, The Netherlands.

[8] Zaera R, Sánchez-Gálvez V (1998) Analytical modelling of normal and oblique ballistic impact on ceramic/metal lightweight armours. Int J Impact Eng 21: 133-148.

[9] Benloulo IC, Sanchez-Galvez V (1998) A new analytical model to simulate impact onto ceramic/composite armors. Int J Impact Eng 21: 461-471.

[10] Fellows N, Barton P (1999) "Development of impact model for ceramic-faced semi-infinite armour. Int J Impact Eng 22: 793-811.

[11] Hohler V, Weber K, Tham R, James B, Barker A, Pickup I (2001) Comparative analysis of oblique impact on ceramic composite systems. Int J Impact Eng 26: 333-344.

[12] Fawaz Z, Zheng W, Behdinan K (2004) Numerical simulation of normal and oblique ballistic impact on ceramic composite armours. Compos Struct 63: 387-395.

[13] Rosenberg Z, Shuach YA, Dekel E (2007) More on the ricochet of eroding long rods-Validating the analytical model with 3D simulations. Int J Impact Eng 34: 942-957.

[14] Shokrieh M, Javadpour G (2008) Penetration analysis of a projectile in ceramic composite armor. Compos Struct 82: 269-276.

[15] khodadadi a, liaghat g, akbari ma, and tahmasebiabdar m (2014) Numerical and experimental analysis of penetration into Kevlar fabrics and investigation of the effective factors on the ballistic performance. Modares Mechanical Engineering 13: 124-133. (In Persian)

[16] Liaghat G, Shanazari H, Tahmasebi M, Aboutorabi A, and Hadavinia H (2013) A modified analytical model for analysis of perforation of projectile into ceramic composite targets. J Compos Mater 3: 17-22.

[17] Nouri MD, Hatami H, Jahromi AG (2015) Experimental and numerical investigation of expanded metal tube absorber under axial impact loading. Struct Eng Mech 54 (6): 1245-1266.

[18] Hatami H, Nouri MD (2015) Experimental and numerical investigation of lattice-walled cylindrical shell under low axial impact velocities. Lat Am J Solids Stru 12 (10): 1950-1971.

[19] Shanazari H, Lighat GH, Feli S (2016) Analysis of penetration process in hybrid ceramic /nanocomposite targets. Modares Mechanical Engineering 16: 137-146. (In Persian)

[20] Babaei H, Jamali A, Mostofi TM, Talesh SH (2016) Experimental study and mathematical modeling of deformation of rectangular plates under impact load. Journal of Solid and Fluid Mechanics 6 (1): 143-152. (In Persian)

[21] Babaei H, Mostofi TM, Alitavoli M (2017) Experimental and analytical investigation into large ductile transverse deformation of monolithic and multi-layered metallic square targets struck normally by rigid spherical projectile. Thin Walled Struct 107: 257-265.

[22] Mostofi TM, Babaei H, Alitavoli M, Hosseinzadeh S (2017) On dimensionless numbers for predicting large ductile transverse deformation of monolithic and multi-layered metallic square targets struck normally by rigid spherical projectile. Thin Walled Struct 112: 118-24.

[23] Hatami H, Shokri Rad M, Ghodsbin Jahromi A (2017) theoretical analysis of the energy absorption response of expanded metal tubes under impact loads. Int J Impact Eng 109: 224-239.

[24] Ghodsbin Jahromi A, Hatami H (2017) Energy absorption performance on multilayer expanded metal tubes under axial impact. Thin Walled Struct 116: 1-11.

[25] Najafi M, Hosseini SH, Joudaki J (2018) Penetration of Armored Piercing Projectile into Ultra-High Strength Steel Targets: Numerical and Experimental Investigation. Journal of Solid and Fluid Mechanics 8 (2): 81-92. (In Persian)

[26] Hatami H, Hosseini M, Yasuri AK (2019) Perforation of Thin Aluminum Targets Under Hypervelocity Impact of Aluminum Spherical Projectiles. Mater Eval 77 (3): 411-422.

[27] Bless SJ, Rosenberg Z, Yoon B (1987) Hypervelocity penetration of ceramics. Int J Impact Eng 5: 165-171.