Magnetorheological fluids as a prospective component of composite armours

• Autorzy: Kozłowska J. , Leonowicz M.

Warianty tytułu

PL

Ciecze magnetoreologiczne jako potencjalny składnik kompozytowych pancerzy ochronnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Magnetorheological characterization of a synthesized MRF and ballistic performance of a MRF-composite material with high-strength textiles as Kevlar and Dyneema, are presented. The ballistic performance of the investigated structures under a Parabellum 9 mm projectile with a velocity of 360 m/s, on the basis of deformation depth in backing clay and number of pierced layers was determined. The targets with MRF demonstrate a 30% reduction in depth of deformation when comparing to the neat samples. On the other hand, implementation of the MRF to the structures of the high-strength materials caused a twofold increase in the overall target weight. At the same time, the inherence of the MRF in the structure of the composite samples does not affect the number of damaged layers. This result indicates that the absorbing mechanism of the MRF is rather limited to residual energy absorption under the impacting projectile.

PL

Wytworzono i przebadano ciecz magnetoreologiczną na bazie oleju syntetycznego i żelaza karbonylkowego. Opracowanej cieczy magnetoreologicznej użyto w konstrukcjach kompozytowych pancerzy ochronnych. Wytworzone pakiety poddano badaniom odporności na przebicie pociskiem Parabellum 9 mm o prędkości 360 m/s, w celu określenia możliwości ich wykorzystania w obszarze kompozytowych ochron balistycznych. Obecność cieczy MR w hybrydowych pancerzach z warstwami wysokowytrzymałych materiałów typu Kevlar lub Dyneema wykazała redukcję głębokości deformacji podłoża balistycznego o 30% w porównaniu do konstrukcji próbek bez cieczy. Z drugiej jednak strony zwiększenie odporności balistycznej kompozytowych konstrukcji z cieczą MR nastąpiło przy dwukrotnym wzroście masy całkowitej układu. Jednocześnie, obecność cieczy MR nie wpłynęła na zmianę liczby warstw przebitych w konstrukcjach próbek kompozytowych. Uzyskane wyniki świadczą o tym, że rola cieczy MR w absorbowaniu energii wytworzonych próbek ogranicza się w zasadzie do pochłaniania i rozpraszania resztkowej energii podczas oddziaływania pocisku z pancerzem.

Słowa kluczowe

EN

smart armour; smart magnetic materials; magnetorheological fluids; ballistic performance

PL

inteligentny pancerz; magnetyczne materiały typu „smart”; ciecze magnetoreologiczne; odporność balistyczna

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 13, nr 4
• Strony: 227--231
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kozłowska J.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

autor

Leonowicz M.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, ul. Wołoska 141, 02-507 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Schwartz M., Innovations in Materials Manufacturing, Fabrication, and Environmental Safety, CRC Press, 2011, 465.
• [2] Underhill R.S., The multifunctional materials needs of the future dismounted soldier, Canadian Army Journal 2009, Spring 12.1, 61-74.
• [3] Kormann C., Schwab E., Laun M., Magnetorheological fluids, U.S. Patent 5505880, 1996.
• [4] Park J., Doo Chin B., Park O.O., Rheological properties and stabilization of magnetorheological fluids in a water-in-oil emulsion, J. Colloid. Interf. Sci 2001, 240, 349-354.
• [5] Carlson J.D., Jolly M.R., MR fluid, foam and elastomer devices, Mechatronics 2000, 10, 555-569.
• [6] Kciuk M., Turczyn R., Properties and applications of magnetorheological fluids, J. Achiev. Mater. Manuf. 2006, September-October 18(1-2), 127-13.
• [7] Klingenberg D.J., Magnetorheology: Applications and Challenges, AIChE Journal 2001, February, 47, 2, 246-249.
• [8] Kordonski W.I., Golini D., Fundamentals of magnetorheo-logical fluid utilization in high precision finishing, J. Intel. Mat. Syst. Struct. 1999, September, 10(9), 683 689.
• [9] Deshmukh S.S., McKinley G.H., Adaptive energy-absorbing material using field-responsive fluid-impregnated cellular solids, Smart Mater. Struct. 2007, 16, 106-113.
• [10] Son K.J., Fahrenthold E.P., Evaluation of magnetorheo-logical fluid augmented fabric as a fragment barrier material, Smart Mater. Struct. 2012, 21, 1-9.
• [11] Son K.J., Impact dynamics of magnetorheological fluid saturated Kevlar and magnetostrictive composite coated Kevlar, Dissertation for Doctor of Philosophy, The University of Texas at Austin, May 2009.
• [12] Naik N.K., Shrirao P., Composite structures under ballistic impact, Composite Structures 2004, 66, 1-4, October-December, 579-590.
• [13] Cavallaro P.V., Soft Body Armor: An Overview of Materials, Manufacturing, Testing, and Ballistic Impact Dynamics, NUWC-NPT Technical Report 12,057, Naval Undersea Warefare Center Division Newport, RI 02841, 1 August 2011.