Комп’ютерне моделювання процесів пробиття металевих та металокерамічних пластин

O. Kostromitskaya

Анотація


Виконано чисельне параметричне моделювання пробивання алюмінієвої пластини сталевою кулею. Створена тривимірна модель, деформування пластини вважається пружно-пластичним. Далі моделюється пробивання керамічної пластини з металевою підложкою. Розраховується металокерамічна двошарова мішень з різним співвідношенням товщини кераміки і стали. Будується двовимірна осесиметрична скінченно-елементна модель. Використовується модель крихкого руйнування Джонсона-Холмквіста. Проводиться порівняння отриманих скінченно-елементних рішень в ANSYS/LS-DYNA з наведеними в літературі.

Ключові слова


удар; проникнення; кераміка; пошкоджуваність; ANSYS/LS-DYNA

Повний текст:

PDF

Посилання


Mehanika razrushenija i prochnost' materialov: Spravochnoe posobie: v 4 t. Fracture mechanics and strength of materials: Handbook: in 4 vol. / Pod red. V.V. Panasjuka. Kiev, Naukova Dumka. T. 1: 1988, 488 p. T. 2: 1988, 620 p. T. 3: 1988, 436 p. T. 4: 1990, 680 p.

Meyers M.A. Dynamic Behavior of Materials. John Willey & Sons Inc., Canada, 1994.

Johnson G.R., Holmquist T.J. A computational constitutive model for brittle materials subjected to large strains, high strain rates and high pressures. Shock-wave and High-strain Rate Phenomena in Materials, New York, 1992, pp. 1075-1081.

Ravid M., Bodner S.R., Chochron I.S. Penetration analysis of ceramic armor with composite material backing. Proceedings of the Nineteenth International Symposium on Ballistics. Interlaken, SwitzerLand, 2001.

Povedenie keramicheskoj broni pri udarnom vozdejstvii pul'. The behavior of the ceramic armor on impact of bullets. http://materialy-bronirovaniya.ru/keramicheskaya-bronya/ povedenie-keramicheskoi-broni-udarnom-vozdeistvii-pul.

Cronin S., Bui K., Kaufmann C., McIntosh C., Berstat T. Implementation and Validation of the Johnson-Holmquist Ceramic Material Model in LS-Dyna. 4th European LS-Dyna Users Conference, Waterloo 2008.

Wilkins M.L. Mechanics of penetration and perforation. Int J Eng Sci, 16, 1978, pp. 793-807.

Florence A.L. Interaction of projectiles and composite armour, Part II. Standford Research Institute Menlo Park California AMMRC-CR-69-15 August 1969.

Woodward R.L. A basis for modelling ceramic composite armour defeat. Material research laboratory DSTO Ascot Vale Victoria, Australia MRL-RR-3-89, 1989.

Den Reijer P.C. Impact on ceramic faced armour. Ph.D. thesis Delft Univ Tech Delft, The Netherland, 1991.

Ben-Dor G., Dubinsky A., Elperin T., Frage N. Optimisation of two-component ceramic armor for a given impact velocity. Theor Appl Fract Mech, 33, 2000, pp. 185-190.

Prior A.M. The ballistic impact of small calibre ammunition on ceramic composite armour. Ph.D. thesis RMCS Shrivenham, 1988.

Gagne M.P. The penetration mechanics of small arms projectiles in ceramic-faced vehicle armours. 16 MVT Course RMCS Shrivenham UK, 1989.

Rajagopalan B.P. The experimental validation of an analytical model for use in composite armour design. 17 MVT Course RMCS Shrivenham UK, 1989.

Hetherington J.G. The optimization of two-component composite armors Int J Impact Eng, 12, 1992, pp. 409-414.

Wang B., Lu G. On the optimization of two-component plates against ballistic impact J Mater Process Tech, 57, 1996, pp. 141-145.

Zook J. An Analitical Model of Kinetic Energy Projectile/Fragment Penetration. U.S.A. Ballistic Reserch Laboratory, BRL MR 2797, Aberdeen Proving Grounds, MD, Oct. 1977.

Sai Kiran Chelluru Finite element simulations of ballistic impact on metal and composite plates. Wichita State University, 2007, 114 p.

Blythe R.M. Preliminary Empirical Characterization of Steel Fragment Projectile Penetration of Graphite/Epoxy Composite and Aluminum Target. Flight Dynamics Directorate, Wright Laboratoty, WL-TR-94-3046, Wright-Patterson, 1994.

Staley T., Baker J. Finite Element Simulation of Ballistic Impact in Survivability Studies. 45th AIAA/ASME/ ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics & Material Conference 19-22 April 2004, Palm Springs, Kalifornia.

Mei H., Wang Y.C., Liu X., Cao D.F., Liu L.S. Numerical investigation on anti-penetration behavior of ceramic/metal target under ballistic impact. Journal of Physics: Conference Series 419 (2013) 012054. doi:10.1088/1742-6596/419/1/012054.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Механика разрушения и прочность материалов: Справочное пособие: в 4 т. / Под ред. В.В. Панасюка. – К.: Наукова думка. Т. 1: 1988. – 488 с.; Т. 2: 1988. – 620 с.; Т. 3: 1988. – 436 с.; Т. 4: 1990. – 680 с.

2. Meyers M.A. Dynamic Behavior of Materials / M.A. Meyers. – John Willey & Sons Inc., Canada, 1994.

3. Johnson G.R. A computational constitutive model for brittle materials subjected to large strains, high strain rates and high pressures / G.R. Johnson, T.J. Holmquist // Shock-wave and High-strain Rate Phenomena in Materials. – New York, 1992. – P. 1075-1081.

4. Ravid M. Penetration analysis of ceramic armor with composite material backing / M. Ravid, S.R. Bodner, I.S. Chochron // Proceedings of the Nineteenth International Symposium on Ballistics. – Interlaken, SwitzerLand, 2001.

5. Поведение керамической брони при ударном воздействии пуль. Режим доступу: http://materialy-bronirovaniya.ru/keramicheskaya-bronya/povedenie-keramicheskoi-broni-udarnom-vozdeistvii-pul.

6. Cronin S. Implementation and Validation of the Johnson-Holmquist Ceramic Material Model in LS-Dyna / S. Cronin, K. Bui, C. Kaufmann, C. McIntosh, T. Berstat // 4th European LS-Dyna Users Conference, Waterloo 2008.

7. Wilkins M.L. Mechanics of penetration and perforation / M.L. Wilkins // Int J Eng Sci. – 1978. – № 16. – P. 793–807.

8. Florence A. L. Interaction of projectiles and composite armour, Part II / A. L. Florence // Standford Research Institute Menlo Park California AMMRC-CR-69-15 August 1969.

9. Woodward R. L. A basis for modelling ceramic composite armour defeat / R. L. Woodward // Material research laboratory DSTO Ascot Vale Victoria, Australia MRL-RR-3-89, 1989.

10. Den Reijer P.C. Impact on ceramic faced armour. / P.C. Den Reijer // Ph.D. thesis Delft Univ Tech Delft, The Netherland, 1991.

11. Ben-Dor G. Optimisation of two-component ceramic armor for a given impact velocity / G. Ben-Dor, A. Dubinsky, T. Elperin, N. Frage // Theor Appl Fract Mech. – 2000. – № 33. – P. 185-190.

12. Prior A. M. The ballistic impact of small calibre ammunition on ceramic composite armour / A. M. Prior // Ph.D. thesis RMCS Shrivenham, 1988.

13. Gagne M.P. The penetration mechanics of small arms projectiles in ceramic-faced vehicle armours / M.P. Gagne // 16 MVT Course RMCS Shrivenham UK, 1989.

14. Rajagopalan B. P. The experimental validation of an analytical model for use in composite armour design / B. P. Rajagopalan // 17 MVT Course RMCS Shrivenham UK, 1989.

15. Hetherington J.G. The optimization of two-component composite armors / J.G. Hetherington // Int J Impact Eng. – 1992. – № 12. – P. 409-414.

16. Wang B. On the optimization of two-component plates against ballistic impact / B. Wang, G. Lu // J Mater Process Tech. – 1996. – № 57. – P. 141-145.

17. Zook J. An Analitical Model of Kinetic Energy Projectile/Fragment Penetration / J. Zook // U.S.A. Ballistic Reserch Laboratory, BRL MR 2797, Aberdeen Proving Grounds, MD, Oct. 1977.

18. Sai Kiran Chelluru Finite element simulations of ballistic impact on metal and composite plates / Sai Kiran Chelluru. – Wichita State University, 2007, 114 p.

19. Blythe R. M. Preliminary Empirical Characterization of Steel Fragment Projectile Penetration of Graphite / R. M. Blythe //Epoxy Composite and Aluminum Target. Flight Dynamics Directorate, Wright Laboratoty, WL-TR-94-3046, Wright-Patterson, 1994.

20. Staley T. Finite Element Simulation of Ballistic Impact in Survivability Studies / T. Staley, J. Baker // 45th AIAA/ASME/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics & Material Conference 19-22 April 2004, Palm Springs, Kalifornia.

21. Mei H. Numerical investigation on anti-penetration behavior of ceramic/metal target under ballistic impact / H. Mei, Y. C. Wang, X. Liu, D. F. Cao, L. S. Liu // Journal of Physics: Conference Series 419 (2013) 012054. doi:10.1088/1742-6596/419/1/012054.




DOI: https://doi.org/10.20998/2078-9130.2016.46.88046

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.