The paper describes a study of the blast wave energy absorption capabilities of sandwich ballistic shields. A comparative study of multilayer structures containing cores with different elementary cell shapes in their structure was performed. Energy-absorbing layers of different types of polymers were made. Tests of static and dynamic properties of the ballistic shield layers were carried out. The attenuation capabilities of these shields were determined by measuring the force acting on the base substrate of the shield.
PL
W pracy zaprojektowano i wykonano osłony balistyczne typu sandwich oraz przeprowadzono badania zdolności absorbowania energii fali podmuchowej. Przeprowadzono porównawcze badania struktur wielowarstwowych zawierających w swojej strukturze rdzenie o różnych kształtach komórek elementarnych. W badaniach przygotowano warstwy wykonane z różnych typów materiałów. Przeprowadzono badania właściwości statycznych i dynamicznych zaprojektowanych warstw osłon balistycznych. Zdolność tłumiącą wytypowanych osłon określano poprzez pomiar siły działającej na podstawę osłony.
Praca dotyczy wielowariantowych analiz numerycznych trzech cienkościennych struktur przestrzennych o topologiach: plastra miodu, prostokątnej i auksetycznej. Analizy właściwe poprzedzono doborem materiału, z którego potencjalnie struktury mogłyby zostać wytworzone. Optymalny materiał wybrano spośród trzech materiałów metalicznych, dla których dostępny był zaawansowany model konstytutywny materiału oraz model zniszczenia. Wykorzystanie właściwego modelu pozwoliło na uwzględnienie wielu zjawisk podczas bardzo złożonego procesu perforacji, co przekłada się na jakość i trafność uzyskanych rezultatów badań numerycznych. Zasadnicze analizy numeryczne prowadzone po etapie doboru materiału skupiały się na analizie wytrzymałości struktur w procesie ich perforacji obiektami w postaci kulki o średnicy 10 mm. Trzy obiekty uderzające w struktury rozmieszczono w taki sposób, aby uwzględnić wpływ miejsca uderzenia na proces perforacji. Na podstawie pomiaru głębokości perforacji kulek oraz analizy obszaru oddziaływania na strukturę wytypowano najbardziej wytrzymałą topologię. W kolejnym etapie przeprowadzono dodatkowe analizy numeryczne, które pozwoliły na określenie efektywności struktury oraz oszacowanie jej granicy balistycznej.
EN
The paper concerns multivariate numerical analyses of three thin-walled three-dimensional structures of honeycomb, rec-tangular and auxetic topologies. The analyses were preceded by the selection of the material from which the structures could potential-ly be made. The most optimal material was selected from three metallic materials for which an advanced constitutive material model and a failure model were available. The use of an appropriate model has allowed a number of phenomena to be taken into account during the very complex perforation process, which translates into the quality and accuracy of the numerical results obtained. The main numerical analyses, carried out after the material selection stage, were focused on the analysis of the strength of the structures in the process of their perforation with objects in the form of a ball with a diameter of 10 mm. The three objects hitting the structures were arranged in such a way as to take into account the influence of the impact location on the perforation process. Based on the measurement of the perforation depth of the balls and the analysis of the area of impact on the structure, the most strength topology was selected. In the next step, additional numerical analyses were carried out to determine the effectiveness of the structure and to estimate its ballistic limit.
The following paper is a reflection on the advisability of using auxetic structures in medical devices. For this purpose, a model of a skull implant was designed. This implant could be used for cranioplasty of bone defects after neurosurgical procedures. The implant is made of a titanium alloy and has an auxetic "double arrow" structure. The behavior of the implant was investigated in two cases, under the influence of increased intracranial pressure and impact of an external force. The calculations were made with the finite element method implemented in the SolidWorks 2020 program. Moreover, the natural frequency of the structure was examined in the Comsol Multiphysics program.
This paper presents numerical study of deformation and stresses in seat skeleton elements subject to static and dynamic pressure loads. Elastic skeleton made of polyamide or elastomer is taken as an example of a seat material. Auxetic type of seat structure ensures the reduction of real contact stresses between human body and seat, making it more comfortable than typical. FEM analysis is performed using ABAQUS system. Numerical calculations are carried out to determine the nonlinear stiffness characteristics of seat springs. The study makes possible the selection of material and structural topology fulfilling design constraints and additional recommendations concerning structural flexibility, stability and optimal reduction of contact stresses. This paper presents an application of the theoretical prediction to solve the practical problem.
PL
Artykuł przedstawia studium obliczeniowe elementów szkieletu siedziska wykonanych z elastomeru lub poliamidu poddanych typowym obciążeniom statycznym i dynamicznym od siedzenia. Auksetyczne własności struktury szkieletu siedziska powodują redukcją naprężeń kontaktowych między ciałem człowieka i siedziskiem, czyniąc je bardziej komfortowym w użytkowaniu. Obliczenia przeprowadzono programem ABAQUS metodą elementów skończonych. W wyniku otrzymano nieliniowe charakterystyki sprężyn siedziska. Studium obliczeniowe pozwala na wybór materiału i kształtu sprężyn spełniających warunki projektowe dotyczące wytrzymałości, podatności stabilności oraz optymalnej redukcji naprężeń kontaktowych. Praca prezentuje zastosowanie teoretycznych rezultatów do rozwiązań stosowanych w praktyce
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.