A computational analysis of the ballistic performance of light-weight hybrid composite armors

Grujičić, M.; Pandurangan, B.; Koudela, Kevin L.; Cheeseman, B. A.

doi:10.1016/j.apsusc.2006.01.016

Cited by 86 publications

(43 citation statements)

References 5 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Other binders for Kevlar TM -reinforced composites consisted of urethanes [15], epoxy resin [20,21], polyester [22] styrene-isoprene-styrene [23]. In general, the function of the matrix resin is to hold the fibers firmly together in a three-dimensional array of crossing layers.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Absorption of kinetic energy of the composite composes of several mechanisms, including tensile failure of fibers, elastic deformation of composite, interlayer delamination, shear between layers in the composite, and inertia effect. Kinetic energy is absorbed and attributed according to key factors such as fiber mechanical properties, direction of fiber arrangement, matrix properties and interfacial strength [11][12][13][14][15].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

KevlarTM Fiber-Reinforced Polybenzoxazine Alloys for Ballistic Impact Application

Rimdusit

Pathomsap²,

Kasemsiri³

et al. 2011

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. A light weight ballistic composites from KevlarTM -reinforcing fiber having polybenzoxazine (BA)/urethane prepolymer (PU) alloys as a matrix were investigated in this work. The effect of alloy compositions on the ballistic composite properties was determined. The increase of the elastomeric PU content in the BA/PU alloy resulted in samples with tougher characteristics; the storage modulus of the Kevlar TM -reinforced BA/PU composites increased with increasing the mass fraction of polybenzoxazine. A ballistic impact test was also performed on the Kevlar TM -reinforced BA/PU composites using a 9 mm handgun and it was found that the optimal composition of BA/PU alloys should be approximately 20wt% of PU. The extent of the delaminated area and interfacial fracture were observed to change with the varied compositions of the matrix alloys. The appropriate thickness of Kevlar TM -reinforced 80/20 BA/PU composite panel was 30 plies and 50 plies to resist the penetration from the ballistic impact equivalent to levels II-A and III-A of NIJ standard. The arrangement of composite panels with the higher stiffness panel at the front side also showed the best efficiency ballistic penetration resistance.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

KevlarTM Fiber-Reinforced Polybenzoxazine Alloys for Ballistic Impact Application

Rimdusit

Pathomsap²,

Kasemsiri³

et al. 2011

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…ниям данной проблемы [8][9][10][11]. Однако, помимо ударного воздействия, конструкции из компо-зитных материалов находятся под воздействием других различных нагрузок, возникающих при эксплуатации конструкции.…”

unclassified

The Influence of Preloading on the Ballistic Properties of GFRP

Zhikharev¹

2017

MEI

View full text Add to dashboard Cite

Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, РоссияПроведены статические испытания стеклопластика марки СТЭФ на растяжение для оп-ределения упругих и прочностных характеристик на испытательной машине INSTRON 5882. Обширные баллистические испытания были проведены на пластинах их стеклопластика СТЭФ, используя стальной шарик диаметром 6,35 мм. Для разгона шарика до скоростей 900 м/с был использован баллистический стенд ЮУрГУ. Испытания были проведены для пластин без предварительной нагрузки, а также для пяти уровней предварительного на-гружения. Нагружение задавалось с помощью испытательной машины INSTRON 5882. Образец помещали в захваты и задавали требуемую растягивающую нагрузку, после чего по образцу производился выстрел. Баллистические характеристики были оценены с точки зрения предельной характеристики материала -баллистического предела V 50 .После испытаний было произведено сравнение эффективности материала при разных уровнях предварительного нагружения. Были построены баллистические кривые для каж-дого уровня нагрузки, а также получена зависимость изменения баллистического предела от величины предварительной нагрузки. Было получено, что предварительная нагрузка уменьшает баллистический предел стеклопластиковых пластин. При величине предвари-тельной нагрузки, равной 50 % от предела прочности материала баллистический предел уменьшается на 15 %.Также была найдена зависимость площади расслоения стеклопластика от начальной скорости удара для каждого уровня нагрузки. Было отмечено, что время отклика на разрыв образца после пробития зависит от уровня предварительной нагрузки. Так максимальная задержка разрыва после пробития составляла около 8 с для образца, предварительно на-груженного до 180 МПа. Эта задержка возникает из-за ползучести материала и зависимо-сти прочности от времени.Ключевые слова: баллистический удар, баллистический предел, предварительное на-гружение, стеклопластик. ВведениеМножество современных конструкций выполнены частично или полностью из композитных материалов. Одним из основных используемых композитных материалов является стеклопла-стик, который широко используется в авиапромышленности и транспортной промышленности ввиду его высокой прочности, малой плотности и доступной цене. Однако этот материал являет-ся очень восприимчивым к трансверсальному удару, легко расслаиваясь. При эксплуатации стек-лопластиковых конструкций, например, в авиации, можно выделить два случая, при которых об-разуются дефекты несущих поверхностей: наземная эксплуатация (удары падающим инструмен-том при обслуживании, удары града и т. п. -низкоскоростной удар) и полетные случайные повреждения (кусочками бетонной крошки из-под переднего колеса при взлете с взлетно-посадочной полосы, осколками снарядов и пуль в боевых ситуациях -высокоскоростной удар). При работе ветроэнергетических установок актуальны вопросы повреждений, связанные с попа-данием в лопасти птиц.Большое количество работ посвящены влиянию трансверсального удара на стеклопластико-вые конструкции. Часть из этих работ направлены на изучение баллис...

show abstract

“…Nevertheless, such approach was widely implemented both into finite element and into finite difference codes like ABAQUS, LS-DYNA, ANSYS AUTODYN etc. and used by many researchers to simulate ballistic impact onto ceramic/composite [6][7][8][9] or fully fibre composite armour [10][11][12][13][14][15][16].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Yarn-Level Modelling of Woven and Unidirectional Thermoplastic Composite Materials Under Ballistic Impact

Kudryavtsev¹,

Сапожников²

2016

PNRPU MB

View full text Add to dashboard Cite

Кудрявцев О.А., Сапожников С.Б. Моделирование на уровне нитей тканых и однонаправленных композитных материалов с термопластичной матрицей при баллистическом нагружении // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2016Механика. - . -№ 3. -С. 108-119. DOI: 10.15593/perm.mech/2016 Композиты с термопластичной матрицей на основе высокопрочных волокон (ара-мидных или СВМПЭ) широко используются при производстве различных защитных структур (бронежилеты, шлемы, бронепанели), которые могут подвергаться высокоско-ростному ударному воздействию. В настоящее время с целью снижения времени и стоимости разработки новых конструкций, повышения их надежности широко исполь-зуются возможности численного моделирования процессов деформирования и разру-шения волокнистых композитных материалов при баллистическом нагружении. Можно выделить несколько основных подходов к моделированию композитного материала. Самым распространенным является подход, в котором композит рассматривается как однородный ортотропный материала. Его несомненным достоинством является высо-кая скорость решения задачи. В то же время он не позволяет описать все особенности разрушения волокнистых композитов, например расслоение и вытягивание волокон. Возросшая за последние несколько лет вычислительная мощность компьютеров, а также повышение доступности суперкомпьютерных вычислений сделали возможным активную разработку и внедрение многоуровневых и мезоуровневых моделей компо-зитных материалов, непосредственно учитывающих их неоднородную структуру на уровне волокон и матрицы. Применение подобного подхода позволяет использовать более простые модели материалов с меньшим числом параметров.В данной работе мезо-уровневое моделирование в конечно-элементном пакете LS-DYNA было использовано для описания деформирования и разрушения двух прессованных композитов с термопластичной матрицей при баллистическом ударе имитатором осколка. Первый тип композитной панели был изготовлен из арамидной ткани полотняного переплетения КВ110П с прослойками из полиэтилена низкого давления (ПЭНД). Композитная панель второго типа состояла из материала на осно-ве высокопрочных полиэтиленовых волокон Dyneema ® HB80. Для описания поведе-ния данных панелей при ударе были предложены комбинированные конечно-элементные модели, в которых волокна были схематизированы оболочечными эле-ментами, а матрица -твердотельными. Полученные модели позволили получить удовлетворительное соответствие экспериментальным данным, включая остаточную скорость ударника и основные механизмы разрушения (разрыв волокон, расслоение, вытягивание волокон и т.д.). Представленные модели могут быть использованы для детализированных расчетов керамокомпозитных слоистых структур при ударе. © ПНИПУКлючевые слова: композит, термопластичная матрица, защитная структура, высокоскоростной удар, конечно-элементный анализ, LS-DYNA, малопараметрическая модель, баллистический предел © Кудрявцев Олег Александрович -аспирант, e-mail: kudriavtcevoa@susu.ru Сапожников Сергей Борисович -доктор технических на...

show abstract

A computational analysis of the ballistic performance of light-weight hybrid composite armors

Cited by 86 publications

References 5 publications

KevlarTM Fiber-Reinforced Polybenzoxazine Alloys for Ballistic Impact Application

KevlarTM Fiber-Reinforced Polybenzoxazine Alloys for Ballistic Impact Application

The Influence of Preloading on the Ballistic Properties of GFRP

Yarn-Level Modelling of Woven and Unidirectional Thermoplastic Composite Materials Under Ballistic Impact

Contact Info

Product

Resources

About