Исследование эффективности защитных структур, изготовленных с применением корундового песка, при высокоскоростном баллистическом воздействии с помощью модифицированного расчетно-экспериментального метода
Авторы: Зузов В.Н., Яковлев Д.А., Журкин М.М.
Опубликовано в выпуске: #9(165)/2025
DOI: 10.18698/2308-6033-2025-9-2473
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Наземные транспортно-технологические средства и комплексы
Проведено расчетно-экспериментальное исследование многослойной защитной структуры, проектируемой для бронирования транспортных средств, в составе которой присутствует керамический песок. Изложена методика определения параметров модели материала Джонсона — Кука, а также дана оценка эффективности подбора параметров путем валидации по открытым экспериментальным данным и проведенному эксперименту. В экспериментальной части исследования была использована пуля FMJ 18 «Парадокс», а выстрел был произведен из гладкоствольного ружья. С помощью численного моделирования в пакете LS-DYNA прогнозируется эксперимент и оценивается влияние песка на защитные свойства брони, но уточнения данных, полученных путем расчета, на основе результатов эксперимента не осуществлялось. Модифицированный метод описания частиц (песок смоделирован в FEM-постановке с применением однородных тетраидальных TET-элементов первого порядка, которые моделировались с зазором), а также подобранные параметры модели материала Джонсона — Кука позволили достаточно точно спрогнозировать замедление ударника и его влияние на сэндвич-панель. Результаты испытаний демонстрируют как потенциал использования керамики в виде песка в защитных комплектах, применяемых в транспортных средствах, так и то, что введение песка как промежуточного слоя в защитной структуре способствует явному увеличению баллистической стойкости.
EDN PRXYYU
Литература
[1] Kopinski P. Ceramic Particle Armor. In: Proceedings of the Ground Vehicle Systems Engineering and Technology Symposium (GVSETS), NDIA, Novi, MI, Aug. 13–15, 2019.
[2] Баженов В.Г., Нагорных Е.В., Осетров Д.Л., Рябов А.А. Численно-экспериментальный анализ процессов растяжения-кручения цилиндрических образцов из стали 09Г2С при больших деформациях до разрушения. Учен. зап. Казан. ун-та. Сер.: Физ.-матем. науки, 2018, т. 160, кн. 3, с. 495–507.
[3] Wang Jianjun, Guo W.G., Guo Jin, Wang Ziang, Lu Shengli. (). The Effects of Stress Triaxiality. Temperature and Strain Rate on the Fracture Characteristics of a Nickel-Base Superalloy. Journal of Materials Engineering and Performance, 2016, no. 25. DOI: 10.1007/s11665-016-2049-9
[4] Dhanraj Rajaraman. A novel calibration procedure of Johnson‒Cook damage model parameters for simulation of scratch abrasion. Wear, 2023, vol. 528–529, pp. 204977–204977. DOI: 10.1016/j.wear.2023.204977
[5] Shuaib Mujtaba, Chung Kim Yuen S., Nurick Gerald. Numerical Simulation of Blast Loaded CFRP Retrofitted Steel Plates. MATEC Web of Conferences, 2021, vol. 347. Paper 00038. DOI: 10.1051/matecconf/202134700038
[6] Børvik T., Dey S., Clausen A.H. Perforation resistance of five different high-strength steel plates subjected to small-arms projectiles. International Journal of Impact Engineering, 2009, vol. 36 (7), pp. 948–964. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2008.12.003
[7] Cu Jie, Chen Xin, Tian Ali, Ye Renchuan, Qiao Y.X, Miu Dongqin. Investigation of the penetration resistance of monolithic and double-layered steel plates. International Journal of Modern Physics B, 2019, vol. 33, pp. 1940005. DOI: 10.1142/S0217979219400058
[8] Børvik T., Dey S., Clausen A.H. Perforation resistance of five different high-strength steel plates subjected to small-arms projectiles. Intern. J. of Impact Engineering, 2009, vol. 36, no. 7, pp. 948–964. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2008.12.003
[9] Zuzov V.N., Shash N. Analiz protivopul’noi stoikosti bronevykh stalei inostrannogo proizvodstva [Analysis of Anti-Bullet Resistance of Armored Steels of Foreign Manufacture]. Nauka i Obrazovanie: nauchnoe izdanie [Science and Education: Scientific Publication], 2017, no. 5, pp. 21–41. Available at: http://technomag.edu.ru/jour/article/view/1156/1084