Entegre Bir Zırhın Yüksek Hızlı Çarpma Yükleri Altındaki Davranışı

Abstract

Bu çalışmada, yüksek hızlı çarpma yükleri altındaki entegre bir zırhın davranışları incelenmiştir. Tasarlanması düşünülen zırhın seramik-kompozit esaslı entegre bir yapıda olmasına karar verilmiştir. Seramik ön yüzey, yüksek çarpma mukavemeti ile merminin kinetik enerjisinin emilmesini sağlar ve mermide meydana getireceği form değişikliği ile penetrasyonu zorlaştırır. Kompozit arka tabakada ise, enerji emiş kapasitesi yüksek bir yapı olarak organik elyaf uygun bir seçimdir. Çalışmada, dinamik modelleme için ABAQUS/Explicit sonlu elemanlar yazılımı kullanılmıştır. Rijid bir mermi kullanılarak dinamik çözüm yapılmış ve modelin hız, yer değiştirme ve gerilme dağılımları incelenmiştir. Elde edilen sonuçların karşılaştırılabilmesi ve değerlendirilebilmesi için, zırhın katman sıralaması ve merminin çarpma hızları değiştirilerek farklı konfigürasyonlar oluşturulmuş ve analizler tekrarlanmıştır. Yapılan analizler sonucunda, mermi ile ilk temas aden yüzey olarak kompozit tabaka seçildiğinde, penetrasyon derinliğinin çok arttığı ve gerilmelerin daha yüksek değerlere ulaştığı görülmüştür. Çarpma hızındaki artışların da zırh tarafından korunan personel ya da teçhizatın güvenliğini tehdit edecek sonuçlara neden olduğu belirlenmiştir. Bu bulguların ışığında, analizi yapılan zırhın balistik olarak uygun bir konfigürasyonda olduğu sonucuna varılmıştır.

In this study, responses of an integral armor under high velocity impact loads was investigated. It was decided that armor to be designed was configuration of ceramic-composite based. Ceramic upper layer is resistant to high velocity impact and provides the absorption of impact energy. It also deforms the nose shape of the projectile, thus the penetration gets harder. And organic fiber in composite backing of the structure is convenience as material of high capacity of energy absorption. In the study, ABAQUS/Explicit finite element software was used for modelling. Using rigid projectile, dynamic explicit solution was obtained and velocity, displacement and stress distributions of the model were examined. To compare and evaluate the results obtained, different configurations were established changing the layer order of the armor and initial velocities of the projectile. Then the new models were reanalysed. As a consequence, when the composite layer was chosen as a surface of first contact with the projectile, it was observed that penetration depth was so high and stresses reached to higher values. Also it was determined that increases in the initial velocities of the projectile caused to the results that threat the safety of the personnel or the equipments protected by the armor. As a conclusion, it was verified that the armor analysed was of convenience configuration for ballistic efficiency.