Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania uszkodzeń kompozytów stosowanych w osobistych osłonach balistycznych metodą termografii w podczerwieni

Pracht M., Świderski W.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2017

|

R. 46, z. 142

25--40

PL

W artykule przedstawiono problematykę związaną z określaniem strefy uszkodzenia materiału powstałej podczas badań niszczących wielowarstwowych kompozytów aramidowych, stosowanych w osłonach balistycznych. W celu oszacowania wielkości obszaru uszkodzenia kompozytu przeprowadzono badania, które polegały na rejestracji zmian pola temperatury na powierzchniach kompozytu podczas strzelania z użyciem dwóch kamer termowizyjnych. Strzelano standardowymi odłamkami i pociskami stosowanymi podczas badań osłon balistycznych. Na podstawie zarejestrowanych w trakcie strzelań termogramów opracowano wykresy przebiegów temperatury na powierzchniach przedniej i tylnej kompozytu wzdłuż uszkodzenia powstałego na skutek strzału. W oparciu o otrzymane wyniki oszacowano strefy zniszczeń wewnątrz kompozytu wokół punktów trafień pocisków, których wielkość może być znacznie większa niż widoczny okiem nieuzbrojonym ubytek materiału powstający w wyniku uderzenia pocisku. Dodatkowo stwierdzono, że strefa uszkodzeń materiału od strony wylotu pocisku jest większa od strefy uszkodzenia występującej po stronie uderzenia pocisku. Według dokumentów normatywnych punkty uderzeń pocisków nie powinny znajdować się w obszarach osłabienia materiału osłony spowodowanych poprzednimi strzałami. Dlatego problem wymaga przeprowadzenia poszerzonych badań, które sprawdzałyby czy ustalone odległości między trafieniami powinny zostać zwiększone oraz czy jest to możliwe z uwagi na ograniczenia wymiarów i konstrukcji osłon.

EN

The paper presents problems related to determining the damage area of material caused during destructive tests of multilayer aramid composites used in ballistic protection. In order to estimate the size of the composite damage area, tests were performed to record changes of the temperature fields on the composite surfaces by using two IR cameras during shooting. The standard fragments and bullets used during ballistic protection tests were used. On the basis of the thermograms recorded during the shooting, temperature graphs of the front and rear surfaces of the composite were prepared along the damage caused by the shot. Based on the results obtained, the damage areas within the composite around points of projectiles impact were estimated, that could be much larger than loss of material visible by unarmed eye. In addition, it was found that the material damage area at the back of the ballistic shield is larger than on the projectile impact side. According to national standards points of projectiles impact should not be located in material weakened areas caused by previous shots. Hence, the problem in question requires extensive testing to find out if the established distance between hits should be increased and if it is possible due to the limitations of the dimensions and cons truction of the ballistic protection.

2

Dobór materiałów inżynierskich na lekkie osłony energochłonne

Szymiczek M.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2016

|

T. 22, Nr 3 (171)

149--157

PL

Celem pracy było opracowanie kryteriów oraz algorytmu doboru materiałów inżynierskich na lekkie osłony energochłonne pracujące czasem w bardzo zróżnicowanych warunkach środowiskowych. W wielu obszarach zarówno cywilnych jak i militarnych występuje potrzeba ochrony zdrowia i życia ludzi przed zagrożeniami wynikającymi z uderzenia skupionym odłamkiem lub falą uderzeniową. Podstawowym elementem konstrukcyjnym pozwalającym na odpowiednie zabezpieczenie są powłoki energochłonne, zapobiegające przenoszeniu się zagrożeń do strefy chronionej. Wykorzystanie w tym celu lekkich, mobilnych osłon warstwowych pozwala na minimalizację zagrożenia. Nieduża waga i łatwość montażu daje możliwość szybkiej naprawy, nawet w warunkach poligonowych. Osłony takie składają się z kilku warstw spełniających odpowiednie zadania, a mianowicie podkładu kompozytowego, warstwy adhezyjnej oraz paneli ceramicznych. Racjonalny dobór cech konstrukcyjnych takich powłok wymaga określenia warunków zachodzących w stanie zagrożenia oraz sformułowania kryteriów efektywności zabezpieczenia.

EN

The aim of the work was to develop the criteria and the algorithm of selection of engineering materials to light energy-intensive shield which are sometimes supposed to work in very diverse environmental conditions. In many areas, both civilian as and military ones there is a need to protect human life and health against the risks resulting from the hitting of concentrated splinter or a blast wave. The basic constructional element allowing for an adequate protection are energy-intensive shields, which prevent the transmission of risks to the protected zone. The application of this light mobile layered shields allow to minimize risk. Lower weight and ease of installation enable fast repairs, even in military range conditions. These devices consist of several layers that perform the proper roles, namely a composite undercoat, adhesive layer and ceramic panels. Rational selection of the constructional characteristics of such shields requires the determination of the conditions occurring in a state of emergency and to formulate the criteria for the protection effectiveness.

3

Weldability of Toughened Steels Used in Ballistic Shields

Luksa K., Bednarek M.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2016

|

Vol. 60, No. 5

148--155

PL

Scharakteryzowano wybrane stale ulepszane cieplnie stosowane na osłony balistyczne. Przedstawiono wymagania norm co do własności i składu chemicznego tych stali, a także wymagania, jakie muszą spełniać w przypadku wykorzystania ich na osłony balistyczne. Opisano i wymieniono zalecenia związane z procesem spawania tych stali. Porównano równoważniki węgla Ce wybranych gatunków stali stosowanych na osłony balistyczne, a także sugerowane przez producentów stali temperatury podgrzewania wstępnego. Z analizy zebranych informacji wynika, iż do spawania tych stali należy stosować procesy niskowodorowe, które zapewniają zawartość wodoru dyfundującego poniżej 5 cm3 na 100 g stopiwa. Podgrzewanie wstępne jest zalecane dla blach o grubości powyżej 30 mm, a temperatura międzyściegowa nie może przekraczać 200oC. Spawanie należy prowadzić wielościegowo, stosując materiały dodatkowe wysokostopowe, o strukturze austenitycznej, najlepiej z gatunku G 18 8 Mn. W przypadku spawania w osłonach gazowych należy dobierać mieszanki na bazie argonu; zalecane: 82% Ar + 18% CO2 lub 92% Ar + 8% CO2.

EN

The article characterises selected toughened steels used in the production of ballistic shields, presents standard requirements in terms of the proper¬ties and chemical composition of these steels as well as enumerates and discusses guidance on the welding of such steels. The article also presents the results concerning the comparison of the carbon equivalents (Ce) of selected steels used for ballistic shields and preheating temperatures suggested by steel producers. The analysis of collected information revealed that the above named steels should be welded using low-hydrogen processes ensuring the obtainment of a diffusive hydrogen content below 5 cm3 per 100 g of the weld deposit. It was also ascertained that sheets having thicknesses above 30 mm should be subjected to preheating and that interpass temperature should not exceed 200°C. In addition, it was determined that welding should be performed using multiple runs and austenitic high-alloy filler metals, preferably G 18 8 Mn and that gas mixture-shielded welding processes should be performed using argon-based mixtures; preferably 82% Ar + 18% CO2 or 92% Ar + 8% CO2.

4

Submicro and nano ceramic as ballistic protective material

Lach E., Wolf T., Scharf M.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

45--56

EN

The increasing capability of modern anti-armor threats has intensified the need for highly effective passive armor systems. Additionally, light-weight armor systems becoming more important to ensure improved strategic mobility and tactical agility for future combat systems, while maintaining crew protection. It is necessary to airlift military vehicles to remote locations in under-developed regions this requires a large weight reduction in the armor system. Ceramic armor technology offers significant advantages for meeting future protection requirements. Ceramics are effective, because of their hardness, which is considerably greater than that of other material classes, and also they are much lighter than steel. The investigation and application of ceramics against small arms threats has a long history and the ballistic performance of ceramic armors for personnel protection is very high; the principles governing these defeat mechanisms are now generally understood. However, achieving similar ceramic performance versus larger caliber, like kinetic energy (KE) penetrator threats, has long taken as a difficult challenge. This work deals with sub micro and nano ceramics for ballistic protection. Model KE penetrators have been used to investigate the protection capability.

PL

Nowoczesna amunicja, o coraz większej zdolności rażenia i sile przebijania osłon balistycznych, powoduje konieczność ulepszania wysoko-efektywnych, pasywnych systemów obronnych. Celem stało się projektowanie coraz wytrzymalszych, a zarazem lżejszych osłon i pancerzy, zapewniających skuteczną ochronę żołnierzom, przy jednoczesnym zwiększeniu mobilności i zdolności taktycznych konstrukcji. Niższa waga pancerza jest szczególnie istotna, jeśli wziąć pod uwagę na jak duże odległości muszą czasem być transportowane pojazdy bojowe. Materiały ceramiczne znajdują zastosowanie w osłonach balistycznych, z powodu wysokiej twardości i małej masy, co powoduje, że pancerz kompozytowy z warstwą ceramiczną, będąc lżejszy i równie wytrzymały na wpływ obciążenia uderzeniowego jak jego tradycyjny odpowiednik o tej samej grubości, spełnia powyższe wymagania dotyczące nowoczesnych pancerzy. Prowadzone od lat badania nad materiałami ceramicznymi w zakresie ich stosowalności jako elementu pancerza lub indywidualnej osłony balistycznej, pozwoliły na zrozumienie zasad zachowania materiałów ceramicznych pod obciążeniem dynamicznym. Jednakże, opis zachowania tych materiałów po uderzeniu amunicji o dużym kalibrze, jak np. pocisk podkalibrowy (ang. kinetic energy (KE) penetrator) stanowi nadal naukowe wyzwanie. W niniejszej pracy zamieszczono rozważania dotyczące materiałów ceramicznych o submikro- i nanostrukturze, mających zastosowanie dla ochrony balistycznej, w szczególności przedstawia się wyniki badań zachowania materiałów ceramicznych pod wpływem uderzenia pociskami podkalibrowymi.

5

Konstrukcja lekkiego pancerza balistycznego dla pojazdów specjalnego przeznaczenia w aspekcie jego właściwości osłonowych i składu fazowego

Śliwiński M., Kucharczyk W.

Logistyka

|

2014

|

nr 3

6236--6245

PL

W pracy przedstawiono wstępny projekty lekkiej osłony balistycznej służącej jako osłona przeciwminowa dla lekkich pojazdów specjalnego przeznaczenia. Do projektu wybrano polimerowe materiały kompozytowe, ze względu na ich bardzo dobre właściwości fizyczne. Wysoka wytrzymałość i mała gęstość kwalifikują te materiały do celów militarnych. Zaprojektowana osłona balistyczna została poddana symulacyjnym próbom obciążeniowym w programie Inventor, a następnie symulacjom wytrzymałościowym na detonacje materiału wybuchowego w programie ANSYS. Wykonane w programie ANSYS obliczenia wytrzymałościowe, pozwoliły stwierdzić na jak wielkie naprężenia, powstałe podczas wybuchu, jest odporna taka osłon. Stwierdzono, że lekkie osłony balistyczne, o zaprojektowanej konstrukcji i składzie materiałowym, nie nadają się na osłony przeciwminowe ciężkich pojazdów pola walki, ale mogą być wykorzystane do pojazdów specjalnych lekkiego opancerzenia. W pracy sformułowano także wnioski dotyczące zalet i wad zaprojektowanej osłony balistycznej.

EN

The thesis presents a tentative design of the light ballistic shield used as a counter-mine shield for special purpose of light vehicles. For the project plastics were chosen according to their excellent physical properties. The high durability in comparison to the low density classifies these materials for the military goals perfectly. The ballistic shield constructed this way was put to the load test in the application Inventor. Then its endurance for explosions was tested in the application ANSYS. Calculations of endurance prepared in application ANSYS show how high pressure force initiated by the explosion can the shield stand. It turned out that the light ballistic shields with such a construction cannot be used as counter-mine cover for heavy vehicles in the battlefield but they can be used in special purpose of light vehicles. The thesis also forms conclusions about advantages and disadvantages of the designed ballistic shield.

6

Badania nieniszczące metodami termografii w podczerwieni kompozytowych osłon balistycznych pojazdów wojskowych

Świderski W., Hłosta P., Szudrowicz M.

Logistyka

|

2014

|

nr 3

6265--6273

PL

W artykule przedstawiono diagnostyczną technikę umożliwiającą badanie wewnętrznej struktury materiału kompozytowego zbrojonego włóknem węglowym (CFRP – carbon fibre reinforced plastic) stosowanego coraz częściej w konstrukcjach lekkich pancerzy do osłony pojazdów specjalnych. Podstawowym wymaganiem dla współczesnych pancerzy oprócz skutecznej ochrony przed pociskami małokalibrowymi i odłamkami jest niższa masa od tradycyjnych pancerzy stalowych. Te wymagania mogą być spełnione przez zastosowanie pancerzy kompozytowych. Do oceny odporności pancerzy na balistyczne udary wykonywane są badania niszczące, podczas których wyznaczana jest granica balistyczna V50 . Podczas tych badań pocisk uderzając w próbkę materiału kompozytowego niszczy również jego strukturę wewnętrzną. Obszar tych zniszczeń można ocenić na podstawie badań nieniszczących. Jedną ze skuteczniejszych technik wykorzystywanych do oceny tych uszkodzeń jest termografia w podczerwieni. W artykule przedstawiono porównanie wyników uzyskanych z zastosowania różnych metod termograficznych do oceny uszkodzeń wewnętrznych próbek kompozytu zbrojonego włóknem węglowym (CFRP) po badaniach niszczących.

XX

The paper introduces a diagnostic technique making possible the research of internal structures in composite material (CFRP – carbon fiber reinforced plastic) that is used more often in construction of light armors protecting vehicles. Little mass and the resistance against the perforation with bullets and fragments are basic requirements of contemporary armors. This requirement could be met by using composites. Composite armor is examined by testing its ballistic resistance and this is performed by carrying out bullet proof tests. During this test in the moment of bullet’s striking into armor the composite material comes into destruction of its internal structure on a considerable area. This is especially visible in multi-layer composites. It causes so-called delamination which is characterized by the loss of interlayer cohesion and destruction of continuity of polymer matrix in which the fiber is embedded. Delamination appears both in the case of full and partial penetration of bullet. The composite material is practically destroyed in area of delamination. This is very difficult to evaluate the size of delamination area from outside because in most cases external symptoms of internal damage of composite structure are not visible. The delamination area may be well estimated by using methods of non-destructive testing. This method has to assure a high detection of defects and a high speed of inspection. These requirements may be met by IR thermography diagnostic methods. Comparison of testing of a composite samples (CFRP) by means of pure optical method and methods that use ultrasonic and eddy current stimulations as well as lock-in thermography method will be presented.

7

Nanostructured Bainite-Austenite Steel for Armours Construction

Burian W., Marcisz J., Garbarz B., Starczewski L.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

1211--1216

EN

Nanostructured bainite-austenite steels are applied in the armours construction due to their excellent combination of strength and ductility which enables to lower the armour weight and to improve the protection efficiency. Mechanical properties of the bainite-austenite steels can be controlled in the wide range by chemical composition and heat treatment. In the paper the results of investigation comprising measuring of quasi - static mechanical properties, dynamic yield stress and firing tests of bainite-austenite steel NANOS-BA® are presented. Reported results show that the investigated bainite-austenite steel can be used for constructing add-on armour and that the armour fulfils requirements of protection level 2 of STANAG 4569. Obtained reduction in weight of the tested NANOS-BA® plates in comparison with the present solutions is about 30%.

PL

Nanostrukturalne stale bainityczno – austenityczne stosowane do konstrukcji osłon balistycznych ze względu na znakomitą kombinację wytrzymałości i ciągliwości umożliwiają obniżenie masy własnej osłon i podwyższenie ich skuteczności ochronnej. Właściwości mechaniczne stali bainityczno – austenitycznych mogą być kontrolowane w szerokim zakresie poprzez modyfikację składu chemicznego i parametrów obróbki cieplnej. W artykule przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych wyznaczanych w testach statycznych i dynamicznych oraz wyniki prób przestrzeleniowych. Przedstawione wyniki badań wskazują, że stale bainityczno – austenityczne (NANOS-BA®) mogą zostać wykorzystane do konstrukcji opancerzenia o masie własnej mniejszej o 30 % w stosunku do rozwiązań stosowanych obecnie dla wymaganego 2 poziomu ochrony według STANAG 4569.

8

Aramidowo-polietylenowy balistyczny kompozyt hybrydowy na przykładzie czerepu hełmu - wykonanie i badania

Habaj W., Podgórzak P., Fejdyś M.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2013

|

R. 42, z. 126

61--70

PL

W artykule przedstawiono wycinek wyników prac związanych z opracowaniem kulo- i odłamkoodpornego hełmu z czerepem z kompozytu hybrydowego wykonanym na bazie włókien aramidowych TWARON® i polietylenowych DYNEEMA®. Opisano technologię wykonania tego kompozytu na przykładzie czerepu hełmu oraz przedstawiono wyniki badań odporności balistycznej tych czerepów dla różnych rozwiązań materiałowych. Wyniki badań przedstawiono w odniesieniu do siły odrywania w obszarze kompozytu jednorodnego (polietylenowego i aramidowego) oraz na granicy faz kompozyt aramidowy – kompozyt polietylenowy, która jest miarą spójności materiałowej kompozytu hybrydowego. Stopień zrównoważenia struktury kompozytu oceniono za pomocą prędkości ΔV, która jest wyznaczana podczas określania granicy ochrony balistycznej V50 i stanowi różnicę najwyższej prędkości odłamka standardowego przy penetracji częściowej pancerza i najniższej prędkości tego odłamka, przy której nastąpiła penetracja całkowita pancerza.

EN

The article shows part of research results on creating bullet- and fragment-proof helmet made of hybrid composite based on aramide TWARON™ and polyethylene DYNEEMA™ fibers. Production technology as well as results of ballistic tests of different material arrangements are shown. Results are presented in comparison with tensile strength of homogeneous composite (polyethylene and aramid) and on the interface of aramid and polyethylene which is the measure of consistency of materials. Degree of composite structure sustainability was evaluated using ΔV velocity which is set when determining the V50 ballistic limit and is the difference between highest velocity of Fragment Simulating Projectile (FSP) for which partial armor penetration has occurred and lowest velocity of that fragment for which complete armor perforation was observed.

9

Koncepcja osobistej osłony balistycznej z wykorzystaniem tkanin aramidowych i węglików spiekanych

Juskowiak E., Rybczyński R., Kurowski J., Jamroziak K.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2012

|

[R.] 18, nr 3

217-221

PL

W pracy wykonano badania porównawcze próbek materiałowych o przeznaczeniu na kompozytowe, osobiste osłony balistyczne. Celem badań było sprawdzenie zachowania się w materiale balistycznym węglika spiekanego podczas prób na przestrzelenie. Metodą formowania w autoklawie wykonano 3 typy próbek. Były to próbki wzmocnione tkaniną aramidową w układzie: tkanina aramidowa z jedną warstwą płytek z węglika spiekanego i tkanina aramidowa z dwiema warstwami płytek z węglika spiekanego. Układy warstwowe tkanin aramidowych i węglików spiekanych nasycano żywicą epoksydową. Dodatkowo badaniu poddano próbkę handlową wykonaną z 5 warstw tkanin aramidowych na matrycy elastomerowej. Wszystkie cztery typy próbek badano pod kątem ich odporności na amunicję pistoletową 9x19 mm Parabellum. Próbki zostały ostrzelane z odległości 10m, oddając co najmniej trzy strzały do każdej. Pozytywne wyniki (brak przestrzelenia) zarejestrowano dla próbek: próbka wzmocniona aramidem bez węglików oraz próbka wzmocniona Aramisem z podwójną warstwą węglików spiekanych. Próbka z pojedynczą warstwą węglików spiekanych została przestrzelona. W kolejnych badaniach postuluje się użycie spoiw elastyczniejszych od zastosowanych np. elastomerowych, złagodzenie ostrych krawędzi płytek węglikowych oraz przełożenie warstwy płytek tkaniną aramidową.

EN

The paper presents a comparative study of samples of materials intended for use as composite personal armor. The aim of the study was to examine the behavior of sintered carbides in ballistic material in ballistic resistance test. 3 types of samples were made by molding in an autoclave. These samples were reinforced with aramid fabric, aramid fabric with one layer of tiles of sintered carbides and aramid fabric with two layers of sintered carbides. Layered systems of aramid fabrics and sintered carbides were impregnated in epoxy resin. Additionaly, a commercial sample of aramid fabrics bonded with elastomer was studied. All four types of samples were tested for their resistance to the ammunition 9x19 mm Parabellum. Each sample was shot from a 10m distance at leat three times. The sample with aramid only and sample reinforced with aramid and double layer of sintered carbides have passed this test. A sample of a single layer of sintered carbides was shoot trough. In further studies saturants more flexible from used for example elastomeric, sharping the edges of sintered carbides and covering the layer of sintered carbides with aramid layer are postulated.

10

Wpływ tarcia suchego na dyssypację energii uderzenia

Jamroziak K.

Wybrane Problemy Inżynierskie

|

2011

|

nr 2

139-144

PL

W pracy omówiono znaczenie tarcia suchego w rozpraszaniu energii uderzenia balistycznego. Proces przebijania kompozytowych osłon balistycznych kinetycznymi pociskami uzależnia się od wpływu tłumienia i rozpraszania energii uderzającego pocisku w przebijaną osłonę. Skoncentrowano się na badaniach symulacyjnych, w których obok tłumienia typu wiskotycznego występuje parametr opisujący tarcie suche.

EN

In this paper, an importance of a dry friction in dissipation of ballistic strike energy was presented. The process of ballistic shields' penetration with kinetic projectiles depends on an influence of suppression and dissipation of energy of the striking projectile into penetrated shield. Therefore, the research was focused on simulation, where, aside from viscotic type suppression, the dry friction factor was presented.

11

Właściwości mechaniczne kompozytów na osnowie polimerowej

Jamroziak K.

Wybrane Problemy Inżynierskie

|

2011

|

nr 2

145-150

PL

Materiały kompozytowe, ze względu na pewne swoje właściwości, znalazły zastosowanie w konstrukcjach zwanych lekkimi osłonami balistycznymi. Lekkie osłony balistyczne to różnego rodzaju kombinacje w układzie. Materiał włóknisty, najczęściej na bazie tkanin aramidowych z różnego rodzaju lepiszczem (np. polimerowym, epoksydowym), stanowi laminat balistyczny. Takie laminaty balistyczne są odporne na dyssypację energii uderzenia kinetycznego pocisków wystrzeliwanych z broni strzeleckiej, o prędkościach 300 - 900 m/s. W referacie zaprezentowano przegląd laminatów balistycznych stosowanych do budowy osłon balistycznych. Na przykładzie badań polskiego laminatu porównano go z jego odpowiednikami zagranicznymi.

EN

Composite materials because of their properties have been used in constructions called the tight ballistic shields. Light ballistic shields are different kind of combination in the system. Fibrous material, mostly based on aramid texture, with adhesive (egg. polymer or epoxy one) is a ballistic laminate. This kind of laminates are resistance for dissipation of bullets kinetic energy shoot from small arms, with velocity about 300 - 900 m/s. In this paper author present review of ballistic laminates used for construction of ballistic shields. Basic characteristic of a laminates specified on those experiments has been presented.

12

Symulacja numeryczna przebijania odłamkiem osłony balistycznej wykonanej z kompozytu

Niezgoda T., Kosiuczenko K., Barnat W., Panowicz R.

Modelowanie Inżynierskie

|

2011

|

T. 11, nr 42

295-302

PL

Problematyka odporności na uderzenie pociskiem jest szczegółowo omawiana w wielu artykułach i dokumentach standaryzacyjnych traktujących o obiektach kuloodpornych. Doświadczenia wielu konfliktów zbrojnych dowodzą, że rzeczywiste zagrożenia wiążą się w większym stopniu z odłamkami niż z nieuszkodzonymi pociskami (kulami). Statystycznie częściej obiekt jest niszczony wskutek uderzenia samych odłamków. W przedstawionej pracy opisano wyniki symulacji numerycznej przebijania odłamkiem pocisku kalibru .22 osłony balistycznej wykonanej z kompozytu. Kształt odłamka przyjęto na podstawie amerykańskiej normy obronnej MIL-DTL-46593B. Odłamek testowy wykonywany jest w procesie walcowania na zimno ze stali 4337H lub 4340H charakteryzującej się twardością, wynoszącą około 30 jednostek skali Rockwella. Masa odłamka wynosi 17 grains (1,14g). Osłonę balistyczną, w którą uderzał odłamek, stanowiła prostokątna tarcza wykonana z kompozytu epoksydowego. Próbę przeprowadzono zgodnie z warunkami testu balistycznego odłamkoodporności V50 zawartego w standardzie MIL-STD-662F. Do przeprowadzenia symulacji wykorzystano metodę elementów skończonych (MES) zaimplementowaną w programie LS-Dyna. Obliczenia numeryczne wykonano w opcji explicite na wieloprocesorowym klasterze obliczeniowym. Niezbędne do budowy modelu dane materiałowe zaczerpnięto z literatury. W wyniku symulacji numerycznej uzyskano między innymi mapy i wykresy naprężeń, odkształceń oraz energii, które poddano dalszej szczegółowej analizie. Na ich podstawie przeprowadzono ocenę i korektę modelu MES. Uzyskany w ten sposób model umożliwił przeprowadzenie obserwacji przebiegu przebijania osłony balistycznej oraz zachowania się odłamka po napotkaniu przeszkody. Obserwacje te są niezbędne w procesie projektowania nowoczesnych struktur ochronnych, gdyż umożliwiają prowadzenie badań bez ponoszenia nadmiernych kosztów finansowych, generowanych przez eksperymenty laboratoryjne.

EN

The issue of missile impact resistance is discussed in detail in many articles and standard papers dealing with body armor. The experience from many armed conflicts, however, may be proof that the real risks are related to a greater degree to fragments than those of bullets. It can be shown that the more often the object is destroyed as a result high-velocity impact of fragments. The paper describes the results of numerical simulations of .22 caliber bullet shrapnel piercing ballistic shields made of composite materials. The shape of the fragment is based on the American the defense standard MIL-DTL-46593B. The fragment tested is made through the process of cold rolling steel 4337H or 4340H characterized by hardness of about 30 units on the Rockwell scale. The mass of the fragment is 17 grains (1.14 g). The ballistic shield, that was hit by fragmentation, was a rectangular plate made of a Kevlar composite and, in another variant, an epoxy composite. The test was conducted in accordance with the terms of ballistic fragmentation resistance test V50 contained in standard MIL-STD-662F. In undertaking the simulation was used the Finite Element Method (FEM) which is implemented in LS-Dyna programme. The numerical calculations were performed in the explicit option on a multiprocessor computational cluster . The necessary information to build a model like materials' properties is taken from extensive literature. The numerical simulation resulted in, inter alia, maps and diagrams of stress, strain and energy, which were treated to further detailed analysis. On this basis of an evaluation was carried out and correction made to the FEA model. The resulting model has enabled an observation of the penetration of the ballistic shield and the ballistic behavior of the fragment when it contacts with obstacle. These observations are essential in the design of modern protective structures and undertaking research without incurring excessive financial costs generated by laboratory experiments.

13

Dynamic response of a spherical ballistic casing loaded explosively to current movement of boundary conditions limiting surfaces

Włodarczyk E., Zielenkiewicz M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 4

139-159

EN

Dynamic fields of: displacements, strains, and stresses in a spherical thick-walled ballistic casing loaded internally by the pressure of detonation products were studied. The casing material was assumed to be homogenous, isotropic, and elastically incompressible. It turns out that this kind of casing loaded as mentioned above oscillates radially with specific angular frequency, alike the mechanical system with one degree of freedom. Two mathematical models of the studied problem were considered: the linear model, in which boundary conditions were applied to the initial position of limiting surfaces of the casing (Lagrangian coordinates), and the non-linear model, taking into account the movement of casing limiting surfaces in boundary conditions (Eulerian coordinates). For the linear model, the analytic closed form solution to the problem was obtained. In case of very small elastic strains, less than 1%, the results obtained for this model are convergent to the non-linear solution. Only in this range of strains, it can be used in engineering calculations. For larger strains, the errors resulting from the linearization of the problem are of the order of dozen and more per cent. The linearization of the problem distorts quantitative and qualitative view of casing dynamic parameters.

PL

Zbadano dynamiczne pola: przemieszczeń, odkształceń i naprężeń w kulistej grubościennej osłonie balistycznej, obciążonej wewnętrznie ciśnieniem produktów detonacji materiału wybuchowego. Założono, że materiał osłony jest jednorodny izotropowy i sprężyście nieściśliwy. Okazuje się, że taka osłona pod wymienionym obciążeniem drga radialnie z określoną częstością kołową, podobnie jak układ mechaniczny o jednym stopniu swobody. Rozpatrzono dwa modele matematyczne badanego zagadnienia: liniowy, w którym warunki brzegowe lokalizowano na początkowym położeniu powierzchni granicznych osłony (współrzędne Lagrange'a) i nieliniowy, uwzględniający ruch granicznych powierzchni osłony w warunkach brzegowych (współrzędne Eulera). Dla modelu liniowego uzyskano analityczne zamknięte rozwiązanie problemu. W przypadku bardzo małych odkształceń sprężystych, mniejszych od 1% otrzymuje się z niego wyniki zbieżne z rozwiązaniem nieliniowym. Tylko w tym przedziale odkształceń można go stosować w inżynierskich obliczeniach. Dla większych odkształceń błędy wynikające z linearyzacji problemu są rzędu kilkunastu i więcej procent. Linearyzacja zagadnienia zniekształca ilościowy i jakościowy obraz dynamicznych parametrów osłony.

14

Identyfikacja własności materiału w warunkach obciążeń dynamicznych

Jamroziak K., Dryhusz A.

Wybrane Problemy Inżynierskie

|

2010

|

nr 1

49-52

PL

Omówiono zagadnienia, dotyczące identyfikacji własności materiałów stosowanych do budowy kompozytowych osłon. Na podstawie przyjętego problemu badawczego ujęto jeden ze sposobów wyznaczania charakterystyk materiałowych, niezbędnych do dalszej analizy procesu szybkozmiennych wielkości dynamicznych. Zjawiska te występują głównie w konstrukcjach, które poddawane są obciążeniom impulsowym. Do takich konstrukcji należą obiekty stosowane w zabezpieczeniu elementów maszyn, a zwłaszcza w obiektach militarnego przeznaczenia.

EN

The issues concerning the identification of properties of materials used to composite covers construction were discussed. On the basis of accepted research problem, one way of material characteristics determination, which is necessary to further process analysis of fast-changing dynamic units, was undertaken. These phenomena occur primarily in the construction of intensive impulsive loads. Such structures include the facilities used to protect machine parts, and especially in the military destination facilities.

15

Przykłady zastosowań nieklasycznych modeli sprężysto-tłumiących w procesie uderzenia balistycznego

Jamroziak K., Bocian M., Kulisiewicz M.

Modelowanie Inżynierskie

|

2010

|

T. 9, nr 40

95-102

PL

W artykule przedstawiono analizę matematycznego opisu uderzenia pociskiem z prędkością 360 m/s w lekką osłonę balistyczną. Na podstawie przyjętych dwóch grup modeli z członami sprężysto-tłumiącymi omówiono proces pochłaniania energii uderzenia. Modele poddano symulacji przy zadanych wartościach, uzyskując w ten sposób charakterystyki czasowe i częstotliwościowe. Na podstawie uzyskanych charakterystyk wykazano podobieństwa i różnice oraz możliwości wykorzystania grupy modeli do opisu zjawisk uderzenia balistycznego.

EN

The article presents a mathematical analysis of a description of a projectile impact that hits a light ballistic shield with velocity of 360 m/s (meters per second). Based on two selected groups of models with recoil-suppressing elements the authors described the process of impact's energy absorption. The models were subjected to simulation of selected values, which in effect generated the time and frequency characteristics (charts). Based on that, it was used to highlight the similarities and differences, and the ways of utilization (employment) of this group of models in examination (testing) of such phenomena.

16

Zastosowanie cieczy i żeli nienewtonowskich w osłonach balistycznych

Tatko R., Hoppe J.

Materiały Wysokoenergetyczne

|

2010

|

T. 2

37--42

PL

W artykule przedstawiono aktualny stan wiedzy dotyczący zastosowania cieczy nienewtonowskich w osłonach balistycznych. Szczególne znaczenie dla zastosowań balistycznych mają ciecze zagęszczane ścinaniem, dla których wraz ze wzrostem szybkości ścinania następuje nieproporcjonalnie szybszy przyrost naprężeń stycznych w cieczy. Obecne badania skupiają się na dwóch sposobach wykorzystania tych cieczy: impregnowanie miękkich osłon balistycznych wykonywanych z tkanin z włókien aramidowych czy polietylenowych oraz impregnowanie lekkich, sprężystych pianek siatkowych, o otwartych porach, wykorzystywanych jako wewnętrzna warstwa osłon balistycznych. Wyniki przeprowadzonych badań świadczą o korzystnym wpływie cieczy nienewtonowskich na właściwości balistyczne osłon.

17

Dopasowanie parametrów materiałów osłony balistycznej w relacji model symulacji - eksperyment

Jamroziak K., Bocian M., Kulisiewicz M., Piesiak S.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2008

|

R. 49/2, nr 4-5

266-270

PL

W artykule omówiono określanie własności materiałów przeznaczonych do budowy osłon balistycznych. Na podstawie przyjętego modelu przebijania materiału zaprezentowano identyfikację własności materiałowych w oparciu o testy quasistatycznego przebijania z zadaną prędkością przebijania, które starano się odnieść do warunków identyfikacji z wykorzystaniem eksperymentu balistycznego. Otrzymane wyniki z eksperymentu posłużyły do analizy określania parametrów materiałów stosowanych do budowy osłon balistycznych w relacji model symulacji - eksperyment.

EN

The paper exemplifies the properties determination of materials for ballistic shields. The identification was presented based on simulation and tests of quasi-static punching process with the boundary of velocity measured in a ballistic experiment. The result of the experiment was used for material specification of ballistic shields in the relation: simulation model - experiment.

18

Identyfikacja własności dynamicznych materiałów podanych obciążeniom udarowym przy zastosowaniu modelu zdegenerowanego

Jamroziak K.

Zeszyty Naukowe / Wyższa Szkoła Oficerska Wojsk Lądowych im. gen. T. Kościuszki

|

2004

|

Nr 1

117--127

PL

Autor w swoim artykule opisuje osłony balistyczne, które są coraz częściej wykonywane z lekkich materiałów, których odporność na obciążenia udarowe jest w znacznym stopniu jeszcze niezbadana. W niniejszym artykule przedstawiono procedurę identyfikacji własności opisujących zjawisko przebicia materiałów stosując model standardowy. W procedurze tej wykorzystano zarówno obciążenia statyczne jak i quasistatyczne oraz dynamiczne dla dużych prędkości. Zaproponowano nowy sposób badań materiałów, których wyniki byłyby w miarę użyteczne do opisu zjawiska przebicia.

19

Eksperymentalne metody badawcze oceny skuteczności kompozytowych osłon balistycznych

Jamroziak K.

Zeszyty Naukowe / Wyższa Szkoła Oficerska Wojsk Lądowych im. gen. T. Kościuszki

|

2004

|

Nr 3

121--133

PL

W pracy zaprezentowano wyniki doświadczalne penetracji lekkich osłon balistycznych (LOB) przez 9 mm pocisk Parabellum typu FMJ. Eksperyment polegał na określeniu parametrów energii uderzenia pocisku w osłonę zgodnie z prawem zachowania energii. Dodatkowo zarejestrowano wartości przyspieszeń jakich doznawał układ osłona-rama. W kolejnym etapie eksperymentu przedstawiono parametry deformacji lekkich osłon balistycznych. Zaprezentowany eksperyment oceny odporności balistycznej LOB jest oryginalnym rozwiązaniem stanowiska badawczego autora. Uzyskane wartości na drodze eksperymentalnej stanowiły materiał porównawczy z wynikami analitycznymi.

20

Klasyczne i niestandardowe zagadnienia i materiały w technologii lekkich osłon balistycznych

Modrzewski J., Rećko W. M.

Problemy Techniki Uzbrojenia

|

2003

|

R. 32, z. 88

51--59

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad niestandardowymi materiałami stosowanymi w lekkich osłonach balistycznych. Wyniki te zestawiono z wynikami uzyskanymi dla klasycznych pancerzy stalowych i kompozytowych. Omówiono związek stożka zniszczeń ze zdolnością ochronną kompozytu i pokazano mechanizm rozpraszania energii pocisku na układzie wielowarstwowym.

EN

Testing results on non-standard materials used at light ballistic shields are presented in the paper. These results are compared with the ones obtained for conventional steel and composite armours. The relation between the destruction cone and the composite protection capacity is included with the presentation of round energy dissipation in the multilayer structure.