Исследование влияния основных параметров моделей сыпучих преград (корундового песка) на сопротивление прониканию твердого тела при высокоскоростном баллистическом воздействии
Авторы: Зузов В.Н., Яковлев Д.А.
Опубликовано в выпуске: #8(164)/2025
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Наземные транспортно-технологические средства и комплексы
Анализ опубликованных современных подходов бронирования транспортных средств показал, что моделирование сыпучих преград при баллистическом воздействии представляет научный интерес. Причем чаще всего применяются подходы, основанные на лагранжевой формулировке. Представлены требования к материалу и принятые в исследовании допущения, с учетом которых разработаны расчетные модели для пакета LS-DYNA. Изложен метод моделирования преград с применением сыпучих материалов, а также отражены результаты моделирования сыпучих преград в разных постановках при баллистическом воздействии на примере пули «шар НАТО». Одно из преимуществ предлагаемого метода описания частиц песка заключается в том, что сохраняется возможность описать механизм их разрушения. Исследована степень влияния размеров частиц, коэффициента трения и модели материала песка на проникающую способность ударника в конечно-элементном моделировании высокоскоростного удара в пакете LS-DYNA. При этом основное внимание уделялось прогнозированию замедления снаряда с максимальной точностью. Анализ полученных результатов показал, что моделирование на базе изложенного метода продемонстрировало себя наилучшим образом. На примере с использованием пули было выявлено с помощью изложенного метода моделирования, как влияют размеры частиц, коэффициент трения и модель материала песка на проникающую способность ударника.
EDN ZITHOZ
Литература
[1] Ben-Dor G., Dubinsky A., Elperin T. Improved Florence model and optimization of two-component armor against single impact or two impacts. Composite Structures, 2009, vol. 88, no. 1, pp. 158–165. DOI: 10.1016/j.compstruct.2008.02.015
[2] Hazel P.J. Armour. Material, theory and design. Boca Raton, CRC Press, 2016, 395 p.
[3] Rashed Ali, Yazdani Mojtaba, Babaluo A., Hajizadeh Parvin Pedram. Investigation on high-velocity impact performance of multi-layered alumina ceramic armors with polymeric interlayers. Journal of Composite Materials, 2015. DOI: 10.1177/0021998315622982
[4] Liu Siyu, Qu Zhipeng, Lv Mingyun, Ma Guangyuan. Damage and failure mechanism of bullets impact sapphire based on LS-DYNA. 2018. DOI: 10.2991/icmea-17.2018.41
[5] Shanazari Hadi, Liaghat Gholamhossein, Feli Saeid, Hadavinia Homayoun. Analytical and experimental study of high-velocity impact on ceramic/nanocomposite targets. Journal of Composite Materials, 2017, vol. 50. DOI: 10.1177/0021998317692658
[6] Kopinski P. Ceramic Particle Armor. In: Proceedings of the Ground Vehicle Systems Engineering and Technology Symposium (GVSETS), NDIA, Novi, MI, Aug. 13–15, 2019. DOI: 10.4271/2024-01-3816.
[7] Basu U., Chopra A.K. Perfectly matched layers for time-harmonic elastodynamics of unbounded domains: theory and finite-element implementation. Computer methods in applied mechanics and engineering, 2003, vol. 192, pp. 1337–1375.
[8] De Vet, S.J., Bereket, Y., Hill, K.M., De Bruyn, J.R. Collapse of a rectangular well in a quasi-two-dimensional granular bed. Physical Rev. E., 2010, vol. 82 (4), paper 041304.
[9] Børvik T., Hanssen A.G., Langseth M., Olovsson L. Response of structures to planar blast loads — A finite element engineering approach. Computers & Structures, 2009, no. 87, pp. 507–520.
[10] Børvik Tore, Dey Sumita, Olovsson L. Penetration of granular materials by small-arms bullets. International Journal of Impact Engineering, 2014, vol. 75. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2014.07.016
[11] Malciu Adrian, Pupaza Cristina, Puica Constantin, Pană Iuliana-Florina. Finite element model validation for a 14.5 mm armor piercing bullet impact on a multi-layered add-on armor plate. MATEC Web of Conferences, 2022, vol. 373, paper 00038. DOI: 10.1051/matecconf/202237300038
[12] Braslau D. Partitioning of energy in hypervelocity impact against loose sand target. Journal of Geophysical Research, 1970, no. 75, pp. 3987–3999.
[13] Shash Nebras, Zuzov V. Modified Johnson–Cook Model-based Numerical Simulation of Small Arms Bullets Penetration in the Aluminum Alloy Plates. Science and Education. Bauman MSTU Scientific Journal, 2017, no. 17, pp. 1–19. DOI: 10.7463/0117.0000922.