Selected aspects of numerical analysis of layered flexible structures subjected to impact of soft core projectile

• Autorzy: Morka A. , Kędzierski P. , Gieleta R.

Identyfikatory

DOI

10.1515/meceng-2015-0005

Warianty tytułu

PL

Szczególne aspekty numerycznej analizy uderzenia pocisków z miękkim rdzeniem w warstwowe struktury wiotkie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study is to identify the relevant aspects of numerical analysis of impact of projectiles with soft cores into a package composed of thin flexible plies located on the plastic backing. In order to illustrate the problem, normal impact of 7.62 mm TT projectile into an unclamped package comprising 36 plies of Dyneema SB71 supported on the plastic backing was selected. The problem was solved with the use of the finite element method (FEM) with the explicit integration scheme (central difference method) of motion equations in the matrix form. Based on the conducted numerical computations, it was revealed that obtaining the extreme deformations of a projectile soft core and the backing material in Lagrangian description requires employment of adaptive methods. The proposed R-adaptive method performs its role but must be used carefully due to the mass loss which may appear during calculations.

PL

Przedmiotem pracy jest wskazanie istotnych aspektów numerycznej analizy zagadnienia uderzenia pocisków z miękkim rdzeniem w pakiet cienkich wiotkich warstw ulokowanych na plastycznym położu. W celu ilustracji problemu wybrano normalne uderzenie pocisku 7,6225 mm TT w pakiet 36 warstw Dyneema SB71 swobodnie oparty na podłożu plastycznym. Problem rozwiązano z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES) z jawnym schematem (różnic centralnych) całkowania równania ruchu w formie macierzowej MES. Na podstawie przeprowadzonych analiz wykazano, że uzyskanie ekstremalnych deformacji miękkiego rdzenia pocisku oraz plastycznego podłoża w analizie numerycznej w ujęciu Lagrange’a wymaga zastosowania technik adaptacyjnych. Zaproponowana technika R-adaptive spełnia swoją rolę, ale musi być stosowana z rozwagą ze względu na negatywną cechę powodującą utratę masy modelu.

Słowa kluczowe

EN

terminal ballistics; penetration; perforation; FEM; finite element method; adaptive method; ballistic composites

PL

balistyka końcowa; penetracja; perforacja; MES; metoda elementów skończonych; metoda adaptacyjna; kompozyty balistyczne

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. LXII, nr 1
• Strony: 73--83
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Morka A.

• Department of Mechanics and Applied Computer Science, Military University of Technology, Gen. Sylwestra Kaliskiego Street 2, 00-908 Warsaw, Poland

autor

Kędzierski P.

• Department of Mechanics and Applied Computer Science, Military University of Technology, Gen. Sylwestra Kaliskiego Street 2, 00-908 Warsaw, Poland

autor

Gieleta R.

• Department of Mechanics and Applied Computer Science, Military University of Technology, Gen. Sylwestra Kaliskiego Street 2, 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Tay S.K., Lim B., Ng S.H.: Crash Impact Modelling of Security Bollard, 12th International LS-DYNA R Users Conference, 2012, pp. 1-10.
• [2] Dey S., Borvik T., Hopperstad O.S., Leinum J.R., Langseth M.: The effect of target strength on the perforation of steel plates using three different projectile nose shapes. Int. Journal of Impact Engineering , 2004, Vol.30, No. 8-9, pp. 1005-1038.
• [3] Toro E.F.: Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics. Berlin, Springer-Verlag, 1999.
• [4] Hallquist J.O.: LS-DYNA. Keyword User’s Manual, V971 R4 Beta, LSTC Co., CA, USA, 2009.
• [5] Borvik 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, pp. 948-964.
• [6] Adams B.: Simulation of ballistic impacts on armored civil vehicles. Eindhoven, Eindhoven University of Technology, 2003. Master Thesis.
• [7] Kury J.W., Breithaupt R.D., Tarver C.M.: Detonation waves in trinitrotoluene. Shock Waves., 1999, Vol. 9, pp. 227-237.
• [8] Hashin Z.: Failure Criteria for Unidirectional Fiber Composites. Journal of Applied Mechanics, 1980, Vol. 47, pp. 329-334.
• [9] Anghileri M., Castelletti L.M.L., Invernizzi F., Mascheroni M.: Birdstrike onto the Composite Intake of a Turbofan Engine, 5th European LS-DYNA(R) Users Conference, 2005.
• [10] Sofuoglu H., Rasty J.: Flow behavior of Plasticine used in physical modeling of metal forming processes. Tribology International, 2000, Vol. 33, pp.523-529.

Uwagi

EN

This work was supported by the National Centre for Research and Development, Poland [Grant No. O ROB 0012 02]