ارائه يك مدل اصلاحي و بررسي تحليلي نفوذ پرتابه در اهداف نيمه بي نهايت سراميك – فلز

Presenting a Modified Theory and Analytical Investigation of Projectile Penetration into Ceramic - Metal Semi-Infinite Targets

امروزه در مكانيك ضربه، سراميك به علت چگالي پايين و سختي بالا به طور وسيعي در ساخت هدف هاي ضدگلوله مورداستفاده قرارگرفته و از اهميت ويژه اي برخوردار است. در اين مقاله به ارائه يك مدل تحليلي اصلاحي جديد و كامل در اهداف نيمه بي نهايت سراميك – فلز، بر اساس مدل تحليلي فلوز كه يكي از مدل هاي مهم و اساسي درزمينهٔ نفوذ هست، پرداخته شده است. مدل تحليلي جديد شامل اصلاحاتي ازجمله در نظر گرفتن تغييرات سرعت پرتابه در هر بازه زماني، محاسبه مدت زمان تشكيل مخروط سراميكي، تغيير نيم زاويه شكست مخروط سراميكي، تغيير مقاومت فشاري سراميك در طول فرآيند نفوذ، محاسبه كاهش جرم سراميك بر اساس زمان تشكيل مخروط سراميكي، كاهش طول پرتابه وابسته به تغييرات سرعت پرتابه و سراميك در هر بازه زماني و محاسبه كاهش جرم پشتيبان است. فلوچارتي از مراحل تعيين عمق نفوذ نيز با توجه به اصلاحات مدل تحليلي جديد و رفع ابهامات مدل فلوز ارائه شده است. نتايج مربوط به مدل تحليلي جديد با نتايج مدل هاي تحليلي فلوز و وودوارد و آزمايش هاي تجربي مقايسه شده است. اين نتايج ضمن بهبود پيش بيني هاي مدل فلوز در تعيين عمق نفوذ در سرعت هاي پايين، با داده هاي تجربي نيز مطابقت خوبي را نشان مي دهد.

Nowadays, in impact mechanics, ceramic is especially important. It is used to produce bullet-proof targets due to its low density and high hardness. In this article, we presented a new and complete modified analytical model for semi-infinite ceramic-metal targets, based on the Fellows analytical model, which is one of the most important models in the field of penetration. The new analytical model includes modifications such as considering the variations in the projectile's velocity at each time interval, the calculation of the ceramic cone formation time, the change in the half-angle of the ceramic cone, the change in the compression strength of the ceramic during the penetration process, the calculation of the ceramic mass reduction based on the time of the formation of the ceramic cone, the decrease in the projectile's length depends on the variation in the projectile and ceramic velocity at each time interval and the calculation of the suppression mass reduction. In addition, flowchart of determining the depth of penetration process, regarding to the modifications of the new analytical model and the clarification of the Fellows model ambiguous, was presented. The results of the new analytical model have been compared with the results of the Fellows and Woodward analytical models and experimental data. These results improve the predictions of the Fellows model in determining the penetration depth at low velocities and also have good agreement with experimental data.