مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عملکرد زره چند لایه سرامیک - اپوکسی، در برابر ضربه پرتابه سرعت بالا به روش اجزا محدود

نویسندگان
1 استادیار - دانشگاه صنعتی سهند
2 دانشگاه صنعتی سهند
چکیده
در این مقاله، رفتار زره سرامیکی چند لایه (آلومینا) در برابر پرتابه سرعت بالا مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. سرامیک با توجه به مکانیزم شکست مخروطی در برابر ضربه، مقاومت فشاری بالا و رفتار سایشی مناسب در برابر پرتابه‌های مختلف، به ویژه پرتابه‌های نوک تیز، دارای کاربردهای زیادی در زره‌های امروزی است. با مطالعه دقیق‌تر این رفتار و توجه به مدل‌های ساختاری گوناگون از جمله مدل ساختاری جانسون - هولمکوییست، می‌توان زره‌هایی با مقاومت و کارایی بالستیک بالا را طراحی کرد. در این مطالعه، رفتار شکست مخروطی زره چند لایه سرامیک - الاستومر با مدل ساختاری جانسون - هولمکوییست در نرم افزار «ال اس داینا» شبیه‌سازی شده و مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاکی از این امر است که شکست مخروطی لایه سرامیک فوقانی، منجر به کاهش فشار ناشی از ضربه در لایه سرامیکی بعدی می‌شود؛ و اپوکسی به عنوان ماده‌ای حایل، این توزیع فشار را بین لایه‌های سرامیک میسر می‌کند. با رشد و توسعه شکست مخروطی و کاهش فشار مرحله به مرحله بین لایه‌های سرامیک، در نهایت زره مذکور توانایی مقاومت در برابر پرتابه را خواهد داشت. با استفاده از این زره، نیاز به استفاده از صفحات سنگین و ضخیم به عنوان صفحه محافظ پشتی نخواهد بود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Studying the performance of multi-layered ceramic-epoxy armor under high velocity ballistic impact with finite element method

نویسندگان English

Mojtaba Yazdani 1
Ali Rashed 2
1 Assistant Professor of Applied Mechanics (Solid)
چکیده English

In this paper, the behavior of multi-layered Alumina ceramic armor against high velocity projectile has been considered. Due to the conoid failure mechanism of ceramics under impact loadings, high compressive strength and erosive behavior of them against projectiles, specially ogive nosed ones, various incorporation of this material in modern armor applications is possible. Consideration of this behavior by means of different constitutive relations in detail, such as given by Johnson & Holmquist, one can design an armor with higher ballistic performance. In this study, "conoid fracture" behavior of "ceramic - elastomer" armor has been simulated in LS - Dyna with Johnson - Holmquist constitutive relation. As a result, the conoid failure of top layer ceramic causes the impact pressure to decrease in back layer, and consequently the epoxy interface transfers the pressure distribution between ceramic layers, causing growth and propagation of conoid failure thus distributing the pressure in larger area, finally resisting against projectile penetration in the armor. Application of this armor system for light-weight and heavy back layer-free purposes, would be of the highest priority against high velocity projectiles.

کلیدواژه‌ها English

High-velocity penetrators
multi-layered ceramic-armor
conoid failure
Johnson-Holmquist constitutive relation