بررسي تحليلي و عددي نفوذ پرتابه در اهداف سراميك-فلز و ارايه يك مدل اصلاحي

Analytical and numerical investigation of projectile perforation into ceramic-metal targets and presenting a modified theory

سراميك‌ها به علت سختي بالا و چگالي پايين و مقاومت گرمايي بالا، به‌طور وسيعي دركاربردهاي زرهي و صنعت مورد استفاده قرار مي‌گيرند. از اين‌رو در اين مقاله، پديده‌ نفوذپرتابه در اهداف سراميكي به صورت تحليلي و عددي مورد بررسي قرار گرفته ويك مدل اصلاحي جديد ارايه شده است. در بخش تحليلي، تيوري وودوارد كه يكي از تيوري‌هاي مهم در زمينه نفوذ پرتابه در اهداف سراميك-فلز مي‌باشد، مورد بررسي قرار گرفته و با اعمال اصلاحاتي در مدل مذكور نتايج بالستيك بهبود يافته اند و با نتايج تجربي هم‌خواني خوبي دارند كه در بخش تحليلي، مدل اصلاحي جديديارايه شده كه در آن اصلاحاتي از جمله تغيير نيم زاويه شكست مخروط سراميكي، سايش، قارچي شدن و صلبيت پرتابه و هم‌چنين تغييرات مقاومت فشاري سراميك در طول فرايند نفوذ تحت عنوان خرابي، لحاظ شده است. در بخش عددي، يك مدل المان محدود با استفاده از نرم‌افزار ال‌اس‌داينا ايجاد و پديده نفوذ پرتابه در هدف سراميك-آلومينيوم شبيه‌سازي گرديد.نتايج حاصل از روش تحليلي و عددي با نتايج ديگر محققين مورد مقايسه قرار گرفته است و نتايج مدل اصلاحي در پيش‌بيني نتايج بالستيك، بهبود قابل ملاحظه اي را نشان مي‌دهد.

Due to high hardness, low density and heat resistance, ceramics are widely used in armor applications and industry, thus, in this study perforation process of projectile into ceramic targets is investigated analytically and numerically and a modified model is developed. In the analytical section, Woodward’s theory, one of the important theories in perforation process of projectile into ceramic targets, is investigated and some modifications are applied in Woodward’s model, hence the ballistic results of analytical method are improved and the modified model shows good agreement with the experimental results. However, in the analytical section, the modified model is based on Woodward’s model and modification of semi-angle of ceramic fracture cone, erosion, mushrooming and rigid form of projectile and also changes in yield strength of ceramic during perforation process, damage is considered. In the numerical section, a finite element model is created using Ls-Dyna software and perforation process of projectile into Ceramic-Aluminum target is simulated. The results of the analytical method and numerical simulation are compared to the results of the other investigators and results of modified model show improvement in prediction of ballistic results.