Abstract
In this paper, based on LS-Dyna code, a new finite element (FE) simulation of the ballistic perforation of the ceramic/composite targets, which impacted by cylindrical tungsten projectiles, has been presented. Research on this method has been conducted by a few research groups in recent years. The ceramic material, which is the front plate, has been made of Alumina 99.5% and composite back-up plate composed of Twaron fibers. The 2-dimensional (2D), axi-symmetric, dynamic-explicit, Lagrangian model has been considered in this simulation. The Johnson–Cook, Johnson–Holmquist and Composite-Damage materials behaviors have been used for projectile, ceramic and composite materials respectively. The brittle fracture and fragmentation of ceramic conoid, the failure criteria based on fracture of fibers or matrixes of composite materials and erosion or flattening of projectile during perforation have been considered. The residual velocity and perforation time has been obtained and compared with the available analytical models. The results show that when the ceramic is impacted by a projectile, a fragmented ceramic conoid breaks from ceramic tile and the semi-angle of ceramic conoid with increasing initial velocity decreases. Furthermore, the dishing of composite layers at high impact velocities and the delamination of layers near the ballistic limit velocity decreas
چکیده
در این مقاله، براساس کد LS-Dyna، یک شبیه سازی المان محدود (FE) سوراخ شدگی بالستیک نشانه های سرامیکی/کامپوزیت است که تحت ضربه پرتابه های استوانه ای تنگستن قرار گرفته اند، ارائه شده است. تحقیق در مورد این روش توسط گروه های تحقیقاتی متعددی در سال های اخیر انجام شده است. مصالح سرامیکی، که در ورق جلویی قرار می گیرند، از جنس آلومینا 99.5 % بوده و ورق کمکی کامپوزیت متشکل از الیاف توارون بوده است. مدل لاگرانژی دو بعدی متقارن محوری دینامیکی مشخصی در این شبیه سازی در نظر گرفته شده است. رفتارهای مواد جانسون-کوک، جانسون-هولمکوئیست و کامپوزیت-آسیب به ترتیب برای این پرتابه، مصالح سرامیکی و مصالح کامپوزیت استفاده شده اند. شکست ترد و قطعه قطعه شدگی شبه مخروط سرامیکی، معیارهای تسلیم مبتنی بر گسیختگی الیاف یا ماتریس های مصالح کامپوزیت و فرسایش یا فشردگی پرتابه در طی سوراخ شدگی منظور شده اند. سرعت مازاد و زمان سوراخ شدگی بدست آورده شدند و با مدل های تحلیلی موجود مقایسه شدند. این نتایج نشان دادند زمانی که سرامیک تحت ضربه یک پرتابه قرار می گیرد، یک شبه مخروط سرامیکی قطعه قطعه شده از کاشی سرامیکی جدا می گردد و نیم زاویه شبه مخروط سرامیکی با افزایش سرعت اولیه کاهش می یابد. علاوه بر این، لایه لایه شدگی لایه های کامپوزیت در سرعت های بالای ضربه و ورقه ای شدن لایه ها در نزدیکی سرعت حدی بالستیک کاهش می یابد.
1-مقدمه
مصالح غیرفلزی مانند سرامیک ها و کامپوزیت ها، در زره های سبک وزن کارآمد مورد بطور فزاینده ای استفاده قرار گرفته اند. زره های ترکیبی ساخته شده از کاشی های سرامیکی و یک ورق لایه ای، به نظر میرسد که یک پوشش بسیار کارآمد در برابر ضربات با سرعت کم و زیاد تشکیل می دهند. زیرا چگالی کم، سختی زیاد، صلبیت بالا و مقاومت فشاری زیاد سرامیک را با وزن سبک و شکل پذیری کامپوزیت لایه ای شده ترکیب می کنند. زره سرامیک/کامپوزیت دولایه ای بطور گسترده ای در خودروهای سبک وزن، زره های شخصی، هلی کوپتر و هواپیما و در حفاظت از هواپیما کاربرد داشته است. زمانی که یک پرتابه به روی سرامیک/کامپوزیت ضربه وارد می کند، پرتابه در ابتدا به واسطه سرامیک سخت فرسایش یافته یا فشرده می شود و موج کششی بازتاب شده باعث شکست کششی سرامیک می گردد. لایه کمکی کامپوزیت برای جذب انرژی جنبشی باقیمانده پرتابه تغییر شکل می دهد...