بررسی نفوذ و ترکش‌زایی پرتابه پله با استفاده از روش‌های انبساط دینامیکی حفره کروی و موج شوک

نوع مقاله : مکانیک ضربه

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

2 نویسنده مسئول: دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

3 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، تهران، ایران

4 استاد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه امام حسین (ع)، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، با استفاده از روش‌های تحلیلی، عددی و تجربی محدوده ضخامت حد بالستیک و ترکش‌زایی در پشت هدف فلزی برای پرتابه پله (نفوذ ارتقاءیافته با اثر جانبی) موردبررسی قرارگرفته است. پرتابه پله متشکل از دو قسمت پوسته سخت با چگالی بالا و مغزه نرم با چگالی کم می­باشد. مغزه نرم داخل پوسته سخت فشرده‌شده و هنگام برخورد، پوسته سخت در هدف نفوذ می­کند. برای تحلیل نفوذ و ترکش‌زایی این پرتابه مدل‌های محدودی وجود دارد و محققین کمی به این موضوع پرداخته­اند. با توجه به تأثیر مشخصات هدف (ضخامت و جنس) در میزان ترکش‌زایی و عدم در نظر گرفتن این پارامترها در مدل‌های ارائه‌شده تاکنون، ایجاد ارتباط مابین پارامترهای اصلی (هدف، سرعت برخورد و پرتابه)، با استفاده از دو نظریه شوک و انبساط دینامیکی حفره کروی و ترکیب آن­ها با مدل ترکش‌زایی در این مقاله بررسی‌شده است. به‌طور موازی آزمایش‌های تجربی برخورد پرتابه پله به هدف فلزی (تفنگ گازی– استخراج ضخامت حد بالستیک) و همچنین شبیه‌سازی سه­بعدی اجزاء محدود (نرم‌افزار اتو داین-استخراج تعداد ترکش) در محدوده سرعت برخورد 312-780 متر بر ثانیه انجام‌شده است. با توجه به نتایج مناسب روش موج شوک در مقایسه با نتایج انبساط دینامیکی حفره کروی (اختلاف کمتر در مقایسه با نتایج تجربی و شبیه­سازی) محدوده عملکرد بالستیک نهایی (تعداد ترکش برحسب ضخامت هدف و سرعت برخورد) از این روش برای دامنه سرعت­های برخورد 100 تا 1000 متر بر ثانیه استخراج گردید.

تازه های تحقیق

  • بررسی تئوری موج شوک و تحلیل سرعت باقیمانده و ضخامت حد بالستیک و ترکش‌زایی
  • بررسی روش انبساط دینامیکی حفره کروی و تحلیل سرعت باقیمانده و ضخامت حد بالستیک و ترکش‌زایی
  • استخراج دامنه عملکرد پرتابه پله

کلیدواژه‌ها


[1] Paulus G, Schirm V. Impact behaviour of PELE projectiles perforating thin target plates. International Journal of Impact Engineering. 2006;33(1-12):566-79##.
[2] Kesberg G, Schirm V, Kerk S, editors. PELE: The future ammunition concept. Proceedings of the 21st International Symposium on Ballistics (ISB’21), Adelaide, Australia; 2004##.
[3] Bakhtiari A, Sheikhi MM, Arab NBM, Khodarahmi H. Studying the ballistic performance of a metal target under combined KE projectile impact. Physica Scripta. 2023;98(9):095207##.
[4] Zhang HC, Yin JP, Wang ZJ. Influence of Jacket and Filling Materials Characteristics on PELE Effects. Applied Mechanics and Materials. 2012;217:358-61##.
[5] Zhu JS, Fan Z, Gao B. Influences of material parameters on terminal effect of PELE with tungsten fiber composite jacket. Advanced Materials Research. 2014;936:1927-32##.
[6] Zhou J, Ran X, Tang W, Zhang K, Wang H, Chen P, et al. Research on the Penetration Characteristics of PELE Projectile with Reactive Inner Core. Polymers. 2023;15(3):617##.
[7] Qi Y, Jiang C, Wang Z, Hu R, Xu W, Mao L, editors. Numerical study on damage effects of segmented reactive-core penetrator impacting double-layer steel targets. Journal of Physics: Conference Series; 2023: IOP Publishing##.
[8] Jianping Y, Yakun L, Zhijun W, Xuepeng Z, Jianzhong Z, Yana Z. Formation and penetration of PELE/EFP multi-mode warhead based on double-layer shaped charge. Journal of Energetic Materials. 2023;41(1):4-26##.
[9] Zhang J, Wang H, Zheng Y, Chen P, Ge C, Yu Q. Lateral enhancement effect of reactive PELE: Two-step segmented simulation and analytical modeling. Thin-Walled Structures. 2023;192:111204##.
[10] Guo Z. Rate-Dependent Dynamic Cylindrical Cavity Expansion Equations for Conical-and Ogival-Nosed Projectiles. Journal of Dynamic Behavior of Materials. 2022;8(4):437-42##.
[11] Forrestal MJ, Warren TL. Penetration equations for ogive-nose rods into aluminum targets. International Journal of Impact Engineering. 2008;35(8):727-30##.
[12] Afdhal A, Gunawan L, Santosa SP, Putra IS, Huh H. Measurement of mechanical properties of St 37 material at high strain rates using a split Hopkinson pressure bar. Applied Mechanics and Materials. 2014;660:562-6##.
[13] Bacon JB, Allen AR, Ferrer JM, Opiela JN, Ward MA, editors. X-ray Imagery as the Record of All Data of Interest in Hypervelocity Impact Fragment Studies. 8th European Conference on Space Debris; 2021##.
[14] Fan Z, Ran X, Tang W, Ke Y, Li Z. The model to calculate the radial velocities of fragments after PELE penetrator perforating a thin plate. International Journal of Impact Engineering. 2016;95:12-6##.
[15] Ding L, Zhou J, Tang W, Ran X, Cheng Y. Damage characteristics of PELE projectile with gradient density inner core material. Materials. 2018;11(12):2389##.
[16] Lei M-a, Wang H-f, Yu Q-b, Zheng Y-f. Fragmentation behavior of large-caliber PELE impacting RHA plate at low velocity. Defence Technology. 2019;15(6):912-22##.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 11 آذر 1402
  • تاریخ دریافت: 19 شهریور 1402
  • تاریخ بازنگری: 28 شهریور 1402
  • تاریخ پذیرش: 11 آذر 1402
  • تاریخ انتشار: 11 آذر 1402