بررسی تحلیلی، تجربی و عددی عملکرد بالستیکی اهداف مرکب سرامیکی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی برق، کامپیوتر و مکانیک، دانشگاه ایوان‌کی، ایوان‌کی، ایران

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

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

10.22044/jsfm.2020.9143.3070

چکیده

کاهش عمق نفوذ پرتابه در هدف بسیار اهمیت دارد. در این مقاله به بررسی تحلیلی، تجربی و عددی عملکرد بالستیکی اهداف ترکیبی سرامیکی پرداخته شده است. اهداف به صورت سوراخ‌دار در لایه اول درنظر گرفته شده است. در بخش تحلیلی به ارائه یک مدل کاملاً تحلیلی جدید برای این اهداف پرداخته شده است. در بخش تجربی با انجام آزمایش‌هایی بر روی این اهداف مقدار عمق نفوذ اندازه‌گیری شده است. در بخش عددی از نرم‌افزار آباکوس استفاده شده است. با صحت سنجی نتایج عددی با نتایج تجربی به توسعه شبیه‌سازی عددی و بررسی نتایج حاصل از مدل تحلیلی جدید پرداخته شده است. نتایج حاصل از شبیه‌سازی عددی با نتایج تجربی مطابقت خیلی خوبی دارند. نتایج حاصل از مدل تحلیلی جدید نیز با نتایج شبیه‌سازی عددی مطابقت خیلی خوبی دارند. در سرعت‌های پایین و بالا مقدار سرامیک در تماس با پرتابه اهمیت دارد، اما در سرعت‌های متوسط، زاویه تمایل اهمیت بیشتری دارد. هرکدام از این عوامل موجب کاهش عمق نفوذ پرتابه در هدف برای آن سرعت‌ها شده است. در همه سرعت‌ها، ایجاد سوراخ موجب حرکت مورب پرتابه در هدف شده است.

کلیدواژه‌ها


[1] Florence AL, Ahrens T (1967) Interaction of projectiles and composite armor. Stanford Res Inst Menlo Park Ca 111-124.

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

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

[4] Den Reijer PC (1991) Impact on ceramic faced armour. TU Delft, Delft University of Technology.

[5] 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.

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

[7] Kılıç N, Bedir S, Erdik A, Ekici B, Taşdemirci A, Güden M (2014) Ballistic behavior of high hardness perforated armor plates against 7.62 mm armor piercing projectile. Mater Design 63: 427-438.

[8] Tahmaseiabdar M, Liaghat G, Shanazari H, Khodadadi A, Hadavinia H, Abotorabi A (2015) Analytical and numerical investigation of projectile perforation into ceramic-metal targets and presenting a modified theory. Modares Mech Eng 15: 353-359. (In Persian)

[9] 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 Wall Struc 112: 118-124.

[10] Ni C, Hou R, Han B, Jin F, Ma G, Lu T (2017) Normal and oblique  projectile impact of double-layered pyramidal lattice trus structures filed with ceramic insertions. J Thermoplast Compos Mater 30(8): 1136-1156.

[11] Kılıç N, Ekici B, Bedir S (2017) Optimization of high hardness perforated steel armor plates using finite element and response surface methods. Mech Adv Mater Struc 24: 615-624.

[12] Fras T, Faderl N (2018) Influence of Add-On Perforated Plates on the Protective Performance of Light-Weight Armour Systems. Problemy Mechatroniki: uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa 9.

[13] Badkhor MS, vahedi k, Oskouei AN (2019) Presenting a modified theory and analytical investigation of projectile penetration into ceramic - metal semi-infinite targets. Journal of Solid and Fluid Mechanics 9(2): 31-45.

[14] Badkhor MS, vahedi k, Oskouei AN (2019) Evaluation of the projectile penetration models in the metal and ceramic targets. Journal of Solid and Fluid Mechanics 9(4):77-92.

[15] Chen X, Li Q, Fan S (2006) Oblique perforation of thick metallic plates by rigid projectiles. Acta Mech Sinica 22: 367-376.

[16] Chen X, Li Q (2003) Perforation of a thick plate by rigid projectiles. Int J Impact 28: 743-759.

[17] Johnson GR (1983) A constitutive model and data for materials subjected to large strains, high strain rates, and high temperatures. Proc 7th Inf Sympo Ballistics 541-547.

[18] Nordendale N A (2013) Modeling and simulation of brittle armors under impact and blast effects. Vanderbilt University.

[19] Johnson GR, Holmquist TJ (1994) An improved computational constitutive model for brittle materials. AIP Conference Proceedings 981-984.

[20] Johnson GR (1983) A constitutive model and data for materials subjected to large strains, high strain rates, and high temperatures. Proc 7th Inf Sympo Ballistics 541-547.

[21] Johnson GR, Holmquist TJ (1989) Test data and computational strength and fracture model constants for 23 materials subjected to large strains, high strain rates, and high temperatures. Los Alamos National Laboratory, Los Alamos, NM, Report No. LA-11463-MS.

[22] List G, Sutter G, Arnoux JJ (2013) Analysis of the high speed sliding interaction between titanium alloy and tantalum. Wear 301: 663-670.

[23] Holmquist T, Templeton D, Bishnoi K (1999) A ceramic armor material database. Tacom Research Development And Engineering Center Warren Mi.