بررسي رفتار نفوذ در اهداف تك و چندلايه فلزي تحت ضربه پرتابه

Investigation of penetration behavior of monolithic and multi-layered metallic targets subjected to a projectile impact

در اين مقاله، به بررسي تجربي و مدل‌سازي رفتار نفوذ ورق‌هاي تك لايه و چند لايه آلومينيومي، فولادي و يا تركيبي از فولاد و آلومينيوم تحت ضربه پرتابه كروي صلب پرداخته‌شده است. براي انجام كارهاي تجربي در قالب 66 آزمون، هشت نوع لايه‌بندي مختلف در نظر گرفته شد و نمونه‌ها در محدوده سرعت 42 تا 158 متر بر ثانيه تحت ضربه پرتابه قرار گرفتند. اين لايه‌بندي‌ها شامل ورق تك لايه آلومينيومي و فولادي باضخامت 2 و 3 ميلي‌متر، ساختار دولايه آلومينيومي و فولادي باضخامت كلي 2 ميلي‌متر، ساختار سه لايه هم‌جنس آلومينيومي و فولادي باضخامت كلي 3 ميلي‌متر و ساختارهاي سه لايه غير هم‌جنس آلومينيوم – فولاد - آلومينيوم و فولاد – آلومينيوم - فولاد باضخامت كلي 3 ميلي‌متر بود. در تمامي آزمايش‌ها، سرعت برخورد پرتابه و ميزان تغيير شكل پلاستيك نمونه اندازه‌گيري شد. در بخش مدل‌سازي عددي، از شبكه عصبي از نوع دسته‌بندي گروهي داده‌ها براي ارائه يك مدل رياضي بر مبناي اعداد بي‌بعد جهت پيش‌بيني بيشترين خيز دائمي ساختارهاي تك لايه و چندلايه فلزي تحت ضربه پرتابه صلب استفاده شد. نتايج بدست‌آمده نشان داد كه توافق خوبي بين مدل ارائه‌شده با مقادير تجربي برقرار است به‌طوري‌كه 94% از نقاط در محدوده خطاي كمتر از 10% قرار گرفتند.

In the current study, an experimental study and modeling of the penetration behavior of single-layered and multi-layered targets made of either aluminum alloy or mild steel or a combination of these materials impacted by a spherical projectile were introduced. For conducting 66 experiments, eight different layering configurations consist of monolithic aluminum and steel plates with the thickness of 2 mm and 3mm, double-layered aluminum and steel plates with a total thickness of 2 mm, triple-layered aluminum, and steel plates with the total thickness of 3 mm, and triple mixed layered plates of Aluminum-Steel-Aluminum and Steel-Aluminum-Steel configurations with the total thickness of 3 mm were considered under various impact velocities of 42 to 158 m/s. The impact velocity and maximum permanent deflection of specimens were measured in all experiments. In the numerical modeling section, the group method of data handling neural network was used to present a mathematical model based on dimensionless numbers to predict the maximum permanent deflection of monolithic and multi-layered metallic plates under the rigid projectile impact. To increase the prediction capability of the proposed neural network for this process, the experimental data were divided into two training and prediction sets. The results showed that good agreement between the proposed model and the corresponding experimental results is obtained and 94% of data points are within the ±10% error range.