بررسي تجربي و عددي ضربه بالستيك پرتابه هايي با دماغه متفاوت در اهداف تركيبي سراميك- فلز

Experimental and Numerical Investigation of Ballistic Impact on Ceramic–Metal Combined Targets with Different Nosed Projectiles

در مكانيك ضربه، پارامترهاي تاثيرگذار بسياري در برخوردها وجود دارند. در اين مقاله به بررسي يكي از اين پارامترها يعني رابطه بين عمق نفوذ در اهداف تركيبي سراميك- فلز با شكل دماغه پرتابه، پرداخته شده است. پرتابه هايي با شكل دماغه تخت، اجايو و نيم كره از جنس فولادي AISI 4340 و اهداف نيمه بي نهايت از جنس سراميك آلومينا 99/5% و آلومينيوم سري 7000 هستند. در آزمايش تجربي، سرعت برخورد پرتابه در حدود 400متر بر ثانيه و ضخامت سراميك و آلومينيوم به ترتيب 4 و 20ميلي متر بوده است. شبيه سازي عددي با نرم افزار قدرتمند آباكوس انجام شده است. مقدار عمق نفوذ به دست آمده از شبيه سازي عددي با آزمايش هاي تجربي، مطابقت خوبي را نشان مي دهد. مقدار عمق نفوذ براي پرتابه با دماغه تخت بيشترين و براي پرتابه با دماغه اجايو كمترين بوده است. همچنين مقدار سرعت حد بالستيك براي پرتابه تخت كمترين و براي پرتابه اجايو بيشترين بوده است. ضخامت سراميك همراه شكل پرتابه روي مقدار سايش پرتابه تاثيرگذار است. مقدار اين سايش در پرتابه اجايو بيشترين و در پرتابه تخت كمترين بوده است و با افزايش ضخامت سراميك اين مقادير افزايش يافته است. تغييرات سرعت حد بالستيك با تغييرات ضخامت پشتيبان و سراميك نيز تعيين شده است.

There are many effective parameters in impact mechanics. In this article, the relation between the depth of penetration and the projectile nose shape has been investigated. Projectiles were made of AISI 4340 material with flat, ogive, and hemispherical nose shapes. Semi-infinite targets made of alumina ceramic 99.5 and aluminum 7000. The projectile impact velocity in this experimental test was about 400m/s and the thickness of ceramic and aluminum were 4 and 20mm, respectively. A numerical simulation has been conducted by Abaqus software. The results of the numerical simulation show a good agreement with the empirical observations. The depth of penetration for the flat projectile and ogive projectile was highest and lowest, respectively. The ballistic limit velocity for the flat projectile and ogive projectile was lowest and highest, respectively. Projectile erosion is affected by the ceramic thickness and the shape of the projectile. The amount of this erosion for the flat projectile and ogive projectile was lowest and highest, respectively. Increasing ceramic thickness leads to more erosion in the projectile. Also, the changes of ballistic limit velocity have been determined with the changes of ceramic and backing metal thickness.