Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical and Experimental Comparative Analysis of Ballistic Performance of Packages Made of Biaxial and Triaxial Kevlar 29 Fabrics

Pinkos Justyna, Stempien Zbigniew

Autex Research Journal

|

2020

|

Vol. 20, no. 2

203--219

EN

The objective of this study is a comparative analysis of the ballistic effectiveness of packages made of biaxial and triaxial Kevlar 29 fabrics under the hitting of Parabellum 9×19 bullet. We conduct both numerical simulations using the LS-Dyna program and experimental research in a ballistic research laboratory. Based on the comparative analysis of the results from the numerical and experimental research, demonstrated differences exist in the ballistic effectiveness between the packages made of biaxial fabrics and the packages consisting of triaxial fabrics. For this purpose, the residual velocity of the bullet is analyzed in detail in terms of the maximum deformation cone, the shape of the deformation cone, and the distribution of stress for the textile ballistic packages. It is established that the packages made of triaxial fabric show a considerably smaller deformation cone compared with the packages made of biaxial fabric, a more favorable shape of the deformation cone from the perspective of ballistic trauma and distribution of stress similar to materials with isotropic properties. Poorer properties are recorded for these packages in the case of the minimum number of layers necessary for stopping the bullet, which arises from the open-work structure of the fabric.

2

Detal w konstrukcji odzieży damskiej

Pinkos Justyna, Wychowaniec Paulina

Technologia i Jakość Wyrobów

|

2019

|

R. 64

75--86

PL

Odzież jest elementem stale towarzyszącym w życiu człowieka. Pierwsze ubrania były wykonywane z liści, trawy lub skór zwierzęcych prawdopodobnie już 170 tysięcy lat temu. W tamtych czasach nie istniało pojęcie mody, a ubiór miał spełniać funkcje okrycia ciała. Z biegiem czasu zmieniały się poglądy ludzi na temat odzieży, ponieważ poza spełnieniem ważnych funkcji tj.: ochrona przed zimnem oczekiwano również, że będzie ona efektowna. Potrzeba wyróżniania się przez ludzi, wpłynęła na powstanie zjawiska mody. Wówczas w odzieży zaczęto wprowadzać dodatkowe detale w postaci ciekawych kołnierzy, oryginalnych kieszeni, czy wyjątkowych rękawów. Stało się to inspiracją do realizacji pracy, w której głównym celem było wykonanie detali, które wzbogacą odzież i nadadzą jej ciekawego charakteru. W pierwszym etapie opracowano konstrukcję i modelowanie form odzieżowych umożliwiających uzyskanie szablonu kołnierza z efektem harmonijki oraz szablonu tyłu bluzki z efektem 3D. W oparciu o opracowane szablony zostały odszyte prototypy zaproponowanych detali.

EN

Clothing is a constant element of human’s life. The first clothes were made of leaves, grass or animal skins probably 170,000 years ago. At that time, there was no concept of fashion and clothing was to fulfill the functions of covering the human body. Over time, people's views changed about clothing, because in addition to fulfilling important functions, i.e. a protection against the cold, it was also expected to be good looking. The need for people to stand out has influenced the emergence of fashion. Then the clothing began to introduce additional details in the form of interesting collars, original pockets or unique sleeves. It became an inspiration to carry out works, which main purpose was to make details that enrich the clothing and give it an interesting character. In the first stage, the construction and modeling of clothing forms were developed to obtain a collar template with a harmonica effect and a template for the back of blouse with a 3D effect. Based on the templates developed, prototypes of proposed details were sewn.

3

Measurement of Joint Durability between an Aluminum Foil and Basalt Fabrics

Gilewicz Paulina, Frydrych Iwona, Cichocka Agnieszka, Pinkos Justyna, Hrynyk Rafał, Orawiec Grażyna, Zieliński Janusz

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2019

|

Vol. 27, no. 6 (138)

81--84

EN

The aim of this paper was to determine the adhesion force between an aluminum foil and basalt fabrics. Aluminised basalt fabric can be used as an alternative solution for protective clothing production. So far aluminised glass fabric has been used for this purpose. The lamination of basalt fabrics with aluminum foil does not changed fabric flexibility and can provide better protection against thermal radiation. To check different variants of adhesion, fabrics reinforced by a steel wire were also used (wire diameter 0.1 mm). The steel wire caused an increase in the fabric tear strength as well as in puncture and cut resistance. Two types of glue were chosen to carry out an investigation on the strength of adhesive bonding (Butacoll A+ and Bonatex PU85). The adhesion strength of the laminates was measured according to the PN-88/P-04950 standard. The test results confirmed higher values for weft directions and the phenomenon of asymmetry of the bond strength was found during testing.

PL

Celem pracy było określenie siły adhezji między folią aluminiową a warstwą tkaniny bazaltowej. Aluminizowane tkaniny bazaltowe mogą być używane jako alternatywne rozwiązania dla produkcji odzieży ochronnej. Obecnie odzież chroniąca przed działaniem wysokiej temperatury produkowana jest z aluminizowanych tkanin szklanych. Laminacja tkanin bazaltowych nie wpływa na elastyczność tkaniny, a jednocześnie może zapewnić ochronę przed promieniowaniem cieplnym na wyższym poziomie. Różne warianty połączeń folii aluminiowej z tkaninami bazaltowymi zostały przebadane pod względem siły adhezji. Badaniom poddano również tkaniny wzmocnione stalowym drutem (średnica drutu 0,1 mm). Obecność stalowego drutu w splocie tkaniny powodowała wzrost odporności na rozdzieranie, jak również na punktowe przecięcia. Badaniom siły adhezji zostały poddane dwa typy kleju (Butacoll A+ i Bonatex PU85). Siła rozwarstwiania laminatu została określona zgodnie z normą PN-88/P-04950. Wyniki badań potwierdziły wyższe wartości siły rozwarstwiania w kierunku wątku, a także stwierdzono zjawisko asymetrii wytrzymałości połączenia klejowego, w trakcie wykonywanie testów.

4

Modelowanie wielowarstwowych osłon balistycznych minimalizujących skutki udaru

Pinkos Justyna

Zeszyty Naukowe. Włókiennictwo / Politechnika Łódzka

|

2018

|

z. 74

5--65

PL

Głównym celem przedstawionej rozprawy doktorskiej była analiza efektywności balistycznej wielowarstwowych tekstylnych osłon złożonych z tkanin dwuosiowych i trójosiowych oraz ocena skutków udaru balistycznego po niepenetrującym uderzeniu pocisku. Badania efektywności balistycznej wielowarstwowych osłon balistycznych z tkanin dwuosiowych i trójosiowych podanych ostrzałowi pociskiem Parabellum 9 x 19 mm FMJ przeprowadzono w oparciu o symulacje komputerowe w programie LS-Dyna oraz eksperymentalnie w Laboratorium Badań Balistycznych na Politechnice Łódzkiej. Tkaniny dwuosiowa i trójosiowa były wykonane z tej samej przędzy, posiadały porównywalną masę powierzchniową, natomiast różniły się jedynie typem splotu. W badaniach numerycznych modele przeplatane tkanin opracowano w oparciu o rzeczywiste wymiary tkaniny dwuosiowej i trójosiowej Kevlar 29. Model 3D tkaniny dwuosiowej i trójosiowej opracowano w programie Ansys ICEM CFD. Badania numeryczne przeprowadzono dla modeli przeplatanych warstw tkanin dwuosiowych oraz trójosiowych. Dla wyselekcjonowanych wielowarstwowych pakietów przeprowadzono symulacje centralnego uderzenia pocisku z prędkością początkową 406 m/s, co oznacza, że badania prowadzono w klasie kuloodporności II pakietów balistycznych zgodnie z normą NIJ Standard (2008). Realizacja badań numerycznych dla pakietów wielowarstwowych z tkanin dwuosiowych oraz trójosiowych Kevlar 29 pokazała skalę problemu związanego z czasochłonnością wykonywania analiz numerycz-nych. Dlatego też zdecydowano się na kolejny etap badań numerycznych polegający na zastąpieniu przeplatanego modelu geometrycznego tkaniny modelem 2D o strukturze zhomogenizowanej. Badania numeryczne oceny efektywności balistycznej zhomgenizowanych wielowarstwowych powłok 2D dla pakietów z tkanin dwu- i trójosiowych umożliwiły wyznaczenie wymaganej liczby warstw spełniającej pierwsze i drugie kryterium bezpie-czeństwa. Efektywność balistyczna miękkich pakietów formowanych z płaskich wyrobów włókienniczych ma istotny wpływ na skalę udaru balistycznego powstającego podczas niepenetrującego uderzenia pocisku (ang. BABT – Behind Armor Blunt Trauma). W celu określenia efektywności balistycznej pakietów balistycznych z tkanin dwuosiowych i trójosiowych przeprowadzono eksperymentalną analizę traumy balistycznej z użyciem podłoża z plasteliny balistycznej i żelu balistycznego. W dalszej kolejności opracowano numeryczny model korpusu ciała człowieka na podstawie sekwencji obrazów z tomografu komputerowego. Weryfikacja wyników badań numerycznych wiązała się z przygotowaniem fizycznego modelu ciała człowieka o rzeczywistych wymiarach klatki piersiowej mężczyzny. Uzyskane rezultaty pozwoliły na przeprowadzenie szczegółowej analizy fizjologicznych skutków udaru balistycznego po niepenetrującym uderzeniu pocisku. Eksperymentalna i numeryczna analiza uderzenia pocisku w model ciała człowieka wykazała, że ciśnienia oraz głębokość deformacji wywierane na określone organy są zawsze mniejsze w przypadku ochrony ciała pakietem balistycznym złożonym z tkanin trójosiowych.

EN

Soft ballistic packages are the main element of ballistic shields and are a vital protective layer protecting against fire from the firearms. Multilayer soft ballistic packages used in bulletproof vests provide protection against loss of health or even save lives of representatives of the social groups whose job is to ensure the lasting national security, maintain public order in the country and provide a sense of physical safety and security of property of the citizens. All representatives of these groups deserve the specialized and most innovative personal protection. The main aim of the foregoing doctoral thesis was to obtain an optimal textile structure of a ballistic shield minimizing the physiological effects of an impact. The thesis looks closer at the triaxial and biaxial structures adopting the two-step research methodology: numerical analysis, using Finite Element Method (FEM), and experimental verification in Ballistic Research Laboratory. First of all, numerical research – hitting 9x19 mm Parabellum FMJ bullet into the multilayered ballistic package was performed. This part resulted in the numerical analysis of the conception of replacing the fabric-structured 3D object by the homogenized 2D shell using different material models. The results of numerical research were verified experimentally in the ballistic tunnel. Packages consisted of 6, 12, 16, 18, 20, 22, 24, 30 layers of biaxial and triaxial KEVLAR 29 fabric. On the basis of the complete research results, it was found that the proposed conception of replacing the biaxial and triaxial fabric layer by the 2D shell will fully realize the established research plan. Particularly it was proved, that through the use of different material models for the researched textile structures it is possible to obtain similar ballistic effectiveness as in the case of real textile ballistic packages. In its further part the following paper describes the methodology of the research of soft ballistic packages using standard Roma No.1 substrate in accordance with the NIJ Standard 0101.06 and the proposed substrate Clear Ballistics Gel with characteristics similar to the tissues of the human body. There were significant differences in the maximum deformation cone for the package of 30 layers of woven biaxial and triaxial KEVLAR 29, depending on the ballistic substrate applied. The vast difference in the volume of deformation of the package depending on the ballistic substrate illustrates the problem of the currently used not updated research methodology of personal protection. The use of ballistic gel as a professional ballistic substrate is reliably closer to the real conditions in which vests are used. Based on the results, it was found that if diversified ballistic substrate was applied there is a tendency for the triaxial fabric ballistic package to achieve less than the maximum deformation cone. The value is low compared to the biaxial fabric package as a result of the influence of the isotropic properties of the fabric. Medical consultations of the analyzed research problem allowed to state that the assessment of the potential effects of a ballistic trauma depends primarily on defining the anatomic location of the bullet hits. Depending on where the deformation takes place in may result in breaking of ribs, lung contusion, pleural parenchyma and in extreme cases can lead to pneumothorax or bleeding into the pleural cavity. For the package with lower deformation values the scale of internal injuries is reduced and may lead to health changes only. The last stage of the research was to determine the scale of physiological effects of a stroke during non-penetrative bullet hitting in ballistic shield. For this purpose, numerical research was conducted using the discrete model in the form of "human body – a package of ballistic – projectile" It was also a challenge to make a physical model of the human body having the most important internal organs: heart and lungs. As a result of numerical analysis and experiments, it was found that the structure of the triaxial textile enables to minimize the maximum deformation cone, and consequently reduces the physiological effects of the stroke. The ballistic package of the biaxial fabric, which is an anisotropic material, significant damage in the place of direct impact in the shock wave was observed. On the other hand, the ballistic package made of triaxial fabric shows the influence of isotropic properties meaning that the deformation may be spread over a larger area ensuring less serious deformation of the internal organs. On the basis of medical opinion it was concluded that the triaxial fabric ballistic package can minimize the occurrence of rupture of liver capsule and the emergence subcapsular hematoma and there is little likelihood of intestine or colon perforation. In the case of the analysis of the damage to the thoracic cavity it has been found that the multiaxial fabric package will help to minimize the occurrence of pneumothorax and the occurrence of the extensive hemorrhage of the lung along the ribs.