بررسي تحليلي و تجربي نفوذ كامل پرتابه‌هاي با دماغه اجايو در اهداف كامپوزيتي كربن/ اپوكسي

Analytical and Experimental Investigationson the Perforation of Carbon/Epoxy Composite Struck Normally by Projectiles with Ogive Nose

مواد كامپوزيتي تقويت شده با الياف، كاربرد زيادي در صنعت از جمله سازه‌هاي دريايي، ساختارهاي فضايي و زره‌هاي سبك وزن براي حفاظت بالستيكي دارد. علت مهم استفاده از اين مواد در صنعت، خواص مكانيكي خوب، انعطاف‌پذيري بيشتر، ساخت آسان و مقاومت در برابر ضربه مي‌باشد. مطالعات وسيعي در جهت شناسايي مكانيزم هاي تغيير شكل در حين فرآيند نفوذ و نفوذ كامل در كامپوزيت هاي تقويت شده با الياف انجام شده است. ون با فرض عدم اصطكاك بين دماغه پرتابه و هدف و با استفاده از قانون بقاي انرژي، معادلات عمق نفوذ، سرعت باقيمانده و سرعت حد بالستيك براي پرتابه‌هاي با دماغه مختلف ارايه داده است. در اين تحقيق، براي پرتابه‌هاي با دماغه اجايو، مدل جديدي ارايه مي‌شود. در اين مدل با استفاده از قانون دوم نيوتن، معادلاتي براي نفوذ كامل پرتابه‌هاي با دماغه اجايو و نيمكروي به دست آمده است. براي پرتابه‌ اجايو به قطر 69/8 ميلي متر و جرم 53/9 گرم و هدف كامپوزيت كربن / اپوكسي تست تجربي انجام شد. با استفاده از نتايج تجربي، معادله جديدي براي ثابت تجربي مدل تحليلي (B ) ارايه شده است. با مقايسه نتايج تحليلي روش جديد و روش ون و نتايج تجربي، مشاهده شد كه مدل جديد در مقايسه با مدل ون از دقت بيشتري برخوردار است.

Fiber-Reinforced Plastic (FRP) laminates have received more and more attention due to their high specific strength and high specific stiffness. They are used vastly in various industries such as aerospace, naval, automotive and body armor.Numerous studies have been conducted to identify the deformation mechanisms which occur during dynamic penetration and perforation of FRP laminates. Wen presented an analytical model to predict depth of penetration, residual velocity and ballistic limit for projectiles with different noses. He neglected friction between nose of projectile and target. In this paper, wenʹs model is investigated with friction between nose of projectile and target, so new correlations are derived. A new model is presentedfor projectile with ogive and semi-spherical nose. Newton second law is used to predict perforation of FRP laminate. Several experimental tests performedfor ogive nose projectile and carbon/epoxy laminate. According to experimental results an equation for empirical constant B is derived. Analytical results for new model and Wenʹs model was compared with experimental result.Analytical results in the new model are in good agreement with experimental ones. This indicates that new model is more accurate than the Wenʹs model.