بررسی تحلیلی و عددی ضربه بالستیک در اهداف ترکیبی به همراه اصلاحات تحلیلی

در مکانیک ضربه، اهداف ترکیبی به‌علت بالابودن مقاومت در برابر نفوذ پرتابه‌ها، اهمیت ویژه‌ای دارند. در این مقاله به بررسی تحلیلی و عددی نفوذ پرتابه‌هایی از جنس تانتالیوم در اهداف نیمه‌بی‌نهایت ترکیبی سرامیک فلز پرداخته ‌شده است. در بخش تحلیلی ضمن بررسی مدل تحلیلی فلوز به ارایه یک مدل تحلیلی اصلاحی جدید نیز پرداخته ‌شده است. اصلاحات انجام‌شده در مدل تحلیلی فلوز شامل تغییر سرعت پرتابه و سرامیک، زاویه و زمان تشکیل مخروط سرامیکی، فرسایش سرامیک، پرتابه و پشتیبان است. هر کدام از این اصلاحات به‌تنهایی موجب کاهش یا افزایش عمق نفوذ می‌شود و انجام همه این اصلاحات با هم موجب بهبود عمق نفوذ شده است. بررسی عددی با استفاده از نرم‌افزار آباکوس انجام‌ شده است. رفتار پرتابه، سرامیک و آلومینیوم براساس رفتار واقعی مواد و تغییر شکل‌پذیر مدل شده است. رفتار پرتابه و پشتیبان با معادلات جانسون کوک و رفتار سرامیک با معادلات پلاستیسیته دراکر پراگر و معادله حالت مای گرونیزن مدل‌سازی شده است. نتایج مدل تحلیلی اصلاحی جدید و شبیه‌سازی عددی با نتایج تحلیلی سایر نویسندگان و آزمایش‌های تجربی مقایسه شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده تطابق بسیار خوبی بین نتایج است. مدل تحلیلی اصلاحی جدید، با رفع نواقص مدل فلوز، پیش‌بینی دقیق‌تری از عمق نفوذ پرتابه در اهداف ترکیبی سرامیک فلز دارد و ضعف این مدل را که مربوط به عدم پیش‌بینی عمق نفوذ در سرعت‌های پایین است، برطرف کرده است.

Analytical and Numerical Investigation of Ballistic Impact into Layered Targets with Analytical Modifications

In impact mechanics, layered targets are important due to their high resistance to projectiles penetration. This paper deals with the analytical and numerical analysis of the penetration of tantalum projectiles on semiinfinite ceramicmetal layered targets. In the analytical study, a new modified analytical model based on the analytical model of Fellows is presented. The modifications made to the Fellows analytical model include the changes of velocity of the projectile and ceramic, the angle and timing of the formation of the ceramic cone, the erosion of ceramic, projectile and backing. Each of these modifications alone reduces or increases the depth of penetration, and all of these modifications together improve the depth of penetration. Numerical analysis is done using Abaqus software. The behavior of projectile, ceramic, and aluminum is modeled on the actual behavior of the materials and the deformation. The projectile and backing behavior is modeled with the JohnsonCook equations and the ceramic behavior with the DruckerPrager plasticity equation and the state equation of MieGruneisen. The results of the new correction analytical model and numerical simulation are compared with the results of other authors and experimental data. The results show very good agreement. The new modified analytical model, by removing the Fellows model defects, provides a more accurate prediction of the depth of projectile penetration in the ceramicmetal layered targets. So, the weakness of this model, which is related to the unpredictability of penetration depth at low speeds, has been remedied.