ارايه يك مدل رياضي جديد براي نفوذ پرتابه تكه اي در هدف سراميكي نيمه بي نهايت

A New Mathematical Model for the Penetration of Segmented Rod into Ceramic Semi-Infinite Target

در اين مقاله با بررسي مكانيك نفوذ پرتابه هاي تكه اي در اهداف سراميكي مدل رياضي جديدي جهت پيش بيني نفوذ پرتابه هاي تكه اي در اهداف نيمه بي‌نهايت سراميكي ارايه شده است. در بررسي ها عوامل سرعت برخورد، طول تكه ها، فاصله بين تكه ها و تعداد تكه ها به جهت اهميت آن ها در عمق نهايي نفوذ مورد توجه قرار گرفته است. نتيجه بررسي ها نشان داد سرعت برخورد مهم‌ترين عامل در افزايش عمق نفوذ بوده و بر خلاف مكانيك نفوذ در پرتابه-هاي ميله بلند يكپارچه سرعت حدي هيدروديناميكي براي نفوذ پرتابه هاي تكه اي در اهداف نيمه بي نهايت سراميكي وجود نداشته و روند افزايش عمق نفوذ با افزايش سرعت از سرعت 2500 متر بر ثانيه به بعد به صورت متناظر است. علاوه بر اين كاهش طول تكه ها موجب افزايش عمق نفوذ نهايي مي گردد، به گونه اي كه شكل ايده آل براي تكه ها همان شكل ديسكي تكه ها است كه نشان گر نقش فاز پس جريان در مكانيك نفوذ پرتابه هاي تكه اي است. پس از اعتبارسنجي شبيه سازي و با تكيه بر زير برنامه مدل بهبوديافته مدل هلم كوييست در نرم‌افزار ABAQUS شبيه سازي هاي متعدد بر اساس نتايج طراحي آزمايش جهت ارايه مدل، صورت گرفته است. پس از اطمينان از نتايج به دست آمده، مدلي رياضي بر اساس روش سطح پاسخ ارايه گرديد. با توجه به اينكه نتايج به دست آمده بر اساس تحقيقات صورت گرفته روي اهداف سراميكي است استفاده از نتايج اين تحقيق نيز براي تحليل نفوذ در اهداف سراميكي توصيه مي گردد. اين مقاله مي تواند به عنوان مبنايي جديد در مطالعه نفوذ پرتابه هاي تكه اي در اهداف با ساختار پيچيده قرار گيرد.

In this paper by analyzing the penetration mechanics of the segmented rods into semi-infinite ceramic targets, a mathematical model is proposed to predict segmented rod projectiles penetration into semi-infinite ceramic targets. The factors of impact velocity, segments length, segments distance and number of segments are considered, because of their importance in final penetration depth. Results show that the most important factor in penetration depth is impact velocity. Against the penetration mechanics of long rods projectiles, for segmented rod penetrating semi-infinite ceramic targets, there is no hydrodynamic speed limit and the increase rate of penetration depth is corresponding to speed increase for speeds greater than 2500 m/s. In addition, reduction in segments length causes deeper final penetration depth, so that the ideal shape for segments is a disk-like shape. Disk-like shape as ideal shape for segments shows the important role of “after flow phase” in segmented rod penetration mechanics. After validating the simulations and by the use of modified Holm-Quist model subroutine in ABAQUS software, numerous simulations were conducted which were based on design of experiment (DOE) in order to propose a model. After making sure of the results, a mathematical model based on Response Surface method (RSM) is proposed. It is recommended that the results of this study can also be employed in analysis of penetration for ceramic targets. This paper can generate a suite base to study penetration of segmented rod into targets with complex structures.