Jag accepterar att kakor lagras på min dator

Läs mer

A model for rigid projectile perforation of brittle targets.

A model for rigid projectile perforation of brittle targets. Beställ tryckt exemplar Lägg i kundvagnen
Författare: Wijk Gunnar
Ort: Stockholm
Sidor: 21
Utgivningsår: 2000
Publiceringsdatum: 2000-09-08
Rapportnummer: (FOA-R--00-01588-310)
Nyckelord Projektil, inträngning, genomträngning, spröd, målmaterial, projectile, penetration, perforation, brittle, target
Sammanfattning En modell för stela projektilers inträngning i spröda målmaterial föreslås. Om målet är så tjockt att det endast uppstår inträngning men inte genomträngning så innebär modellen att projektilen åstadkommer en krater i målytan. När kraterdjupet närmar sig måltjockleken så ändras brottkriteriet så att genomträngning uppstår. Modellen är snarlik en tidigare föreslagen modell för inträngning och genomträngning av sega, eller snarare elastisk-plastiska målmaterial, vilken har visats ge goda resultat också när målmaterialet är mera sprött än segt, men där hålen som projektilerna åstadkommer är mer eller mindre cylindriska med djup som är avsevärt större än diametern. Den tidigare modellen utvecklades i första hand för material av typen stålbaserat pansar eller dural. Avsikten med modellen som föreslås i föreliggande rapport är användning för spröda material som berg och keramer. På grund av den helt olika krater- eller hålgeometrin för de två modellerna så finns en möjlighet att en vägg, bestående av ett yttre sprött lager och en inre seg pansarplåt skulle kunna ge bättre skydd, speciellt när man betraktar skyddseffekten per massyttäthet, än vad som fås med konventionellt stålbaserat pansar, även om hållfastheten för det spröda materialet är flera gånger mindre än för pansarplåten. Denna slutsats är en konsekvens av antagandet att målmaterialet kastas ut bakåt från målets anslagsyta, varvid hastigheten för det utkastade materialet måste vara tillräckligt stor för att ge plats för den inträngande projektilen. Den kinetiska energikonsumtionen är dock större än energikonsumtionen för lateral "elastisk & idealplastisk" förskjutning av målmaterialet runt den inträngande projektilen. Om inträngningen styrs av "minsta motståndets lag" så skulle lateral förskjutning därför ha företräde före utkastning bakåt, vilket medför att spröda material som berg inte skulle erbjuda bättre skyddsegenskaper än konventionellt pansar.
Abstract A model is proposed to predict rigid projectile perforation of brittle target plates for normal impact against the target surface. If the target is thick so that there is only penetration but not perforation, then the model assumes that the projectile creates a crater in the impacted target surface. When the depth of the crater approaches the thickness of the target plate, then the fracture mode changes so that perforation occurs. The model is similar to a previously suggested model for penetration and perforation of ductile tar-et materials, which has been shown to yield good predictions also for target materials that intuitively might be regarded as more brittle than ductile, but in which the holes created by the projectiles are more or less cylindrical with depths that are considerably larger than the diameter. The previously suggested model was primarily intended for materials such as steel based armour and dural. The model proposed in the present report is intended for brittle materials such as rock and ceramics. Because of the quite different crater or hole configurations for the two models there is a possibility that a wall consisting of an external brittle layer and an internal tough armour plate might provide better protection, especially in terms of necessary mass per area, than conventional steel based armour, even when the strength of the brittle material is several times lower than that of armour. This conclusion is a consequence of the assumption that the target material is ejected backwards from the impacted target surface, whereby the velocity of the ejected material must be high enough to make room for the projectile. However, the kinetic energy consumption is larger than the energy consumption associated with lateral "elastic & ideal-plastic" displacement of the target material around the penetrating projectile. Therefore, if the penetration is governed by the "law of least resistance", then lateral displacement would occur in preference to backwards ejection, so that brittle materials such as rock would not provide better shielding than conventional armour.

Kundvagn

Inga rapporter i kundvagnen

FOI, Totalförsvarets forskningsinstitut

FOI
Totalförsvarets forskningsinstitut
164 90 Stockholm

Tel: 08-555 030 00
Fax: 08-555 031 00

Orgnr: 202100-5182