بررسي تجربي تاثير شكلِ دماغه پرتابه‌هاي استوانه‌اي، بر نفوذ سرعت بالا در كامپوزيت پليمري با الياف بافته شده

Experimental investigation of cylindrical projectiles nose shape effects on high velocity perforation of woven polymer composite

در اين تحقيق، تاثير شكل دماغه پرتابه‌هاي استوانه‌اي متقارن محوري و همچنين سرعت اوليه آن‌ها بر عملكرد بالستيكي كامپوزيت چند لايه شيشه/ اپوكسي با الياف بافته شده، به صورت تجربي، مورد مطالعه قرار مي‌گيرد. اثرات تغيير سرعت اوليه، تاثير تغيير تيزي دماغه، تغييرات جذب انرژي، بررسي ناحيه لايه لايه شدگي و غيره، توسط شش پرتابه با شكل دماغه‌هاي تخت، مخروطي، نيم‌كروي و اجيوال، مورد بررسي قرار گرفته است. ماده مركب با 18 لايه الياف شيشه بافته شده با كسر حجمي الياف 45 درصد و به روش لايه چيني دستي ساخته شده است. سيستم رزين نيز از ايپون 828 به عنوان پايه اپوكسي و جف‌امين‌دي 400 به عنوان سخت كننده ساخته شده است. بررسي نتايج نشان مي‌دهند كه بيشترين اختلاف مابين عملكرد پرتابه‌ها با دماغه‌هاي مختلف در سرعت حد بالستيك مشاهده مي‌شود. در اين محدوده سرعت اوليه، بهترين عملكرد بالستيكي را پرتابه اجيوال با شعاع كاليبر 5/2 و بدترين عملكرد بالستيكي را پرتابه با دماغه تخت ارايه مي‌كند. مساحت ناحيه لايه لايه شدگي هدف با افزايش تيزي دماغه و همچنين افزايش سرعت اوليه پرتابه، كاهش پيدا مي‌كند. منحني بالستيك پرتابه‌هاي مختلف نشان مي‌دهد كه با افزايش سرعت اوليه پرتابه، اختلاف مابين سرعت باقي‌مانده پرتابه‌هاي مختلف كمتر مي‌شود. به دليل ايجاد گسيختگي برشي هدف در برخورد با پرتابه تخت، مقدار جذب انرژي هدف از اين پرتابه، در سرعت‌هاي دورتر از سرعت حد بالستيك، كمتر از ساير پرتابه‌ها مي‌شود.

In this study, experimental tests were performed to evaluate the effects of axisymmetric cylindrical projectile nose shapes and initial velocities on ballistic performance of laminated woven glass epoxy composites. Projectile initial velocity and nose sharpness changes, absorbed energy, delamination area, etc. are investigated by six blunt, hemispherical, conical and ogival projectiles. Hand lay-up method has been used to manufacture composite targets with 18 layers of 2D woven glass fibers of 45% fiber volume fraction. The epoxy system is made of epon 828 resin with jeffamine D400 as the curing agent. The results show that the maximum influence of projectile geometry on target behavior occurs in ballistic limit area. In this range of initial velocity, ogival (CRH=2.5) and blunt projectiles show the best and the worst ballistic performance. The delamination area decreases as the projectile nose sharpness increases or its initial velocity decreases. Ballistic curves for different projectiles show that the difference between projectiles behavior decreases in higher impact velocities. Because of target shear failure in blunt projectile impact, the amount of target absorbed energy for this projectile is less than other projectiles in higher impact velocities away from ballistic limit velocity.