Study of the transparent armor strength under a high-speed impact of a cylindrical impactor by computer modeling method | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2020. № 67. DOI: 10.17223/19988621/67/7

Study of the transparent armor strength under a high-speed impact of a cylindrical impactor by computer modeling method

When manufacturing transparent multilayer armor of high threat level, the reinforced silicate glass and transparent ceramics with protecting back films are usually used. The hardness of the front layer of the shield should be much higher than that of the impactor. A promising option is the use of a single leucosapphire crystal. However, due to its high cost and the impossibility of providing large-sized samples, the transparent polycrystalline materials are developed. One of the most advanced materials is ALON, which is close to leucosapphire in strength characteristics. The aim of this work is to develop a mathematical model to calculate the impact interaction of fragmentation elements with transparent armor. The numerical study is carried out using proprietary software systems. Calculations of the high-speed impact of the steel cylindrical impactor are implemented for three types of shields made of transparent armor. The first two-layer target is made of 20 mm thick tempered glass and a 4 mm thick polycarbonate layer. The second and third targets are three-layered. The front layer of the second target is made of ALON, and the spinel is used for the third one. The second and third layers in these targets are made of tempered glass and polycarbonate, respectively. The calculated results show that ALON is the most impact-resistant material, while spinel is a little less resistant.

Download file
Counter downloads: 86

Keywords

mathematical modeling, high-speed interaction, transparent armor

Authors

NameOrganizationE-mail
Belov Nikolay N.Tomsk State Universityn.n.belov@mail.ru
Yugov Nikolay T.Tomsk State Universityn.t.yugov@mail.ru
Sammel Anton Yu.Tomsk State Universityanton_sammel@mail.ru
Stepanov Evgeniy Yu.Tomsk State Universitystepanov_eu@mail.ru
Всего: 4

References

Гениев Г.А., Киссюк В.Н. К вопросу обобщения теории прочности бетона // Бетон и железобетон. 1965. № 2. С. 16-29.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Оксинитрид_алюминия
Сенина М.О., Лемешев Д.О. Способы синтеза порошков алюмомагниевой шпинели для получения оптически прозрачной керамики (обзор) // Успехи в химии и химической технологии. 2016. Т. 30. № 7. С. 101-103.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Шпинель
Анисичкин В.Ф. К расчету ударных адиабат химических соединений // ФГВ. 1980. № 5. С. 151-153.
Югов Н.Т., Белов Н.Н., Югов А.А. Расчет адиабатических нестационарных течений в трехмерной постановке (РАНЕТ-3) / Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2010611042. М., 2010.
Белов Н.Н., Кабанцев О.В., Копаница Д.Г., Югов Н. Т. Расчето-экспериментальный метод анализа динамической прочности элементов железобетонных конструкций. Томск: STT, 2008. 292 с.
Белов Н.Н., Югов Н. Т., Копаница Д.Г., Югов А.А. Динамика высокоскоростного удара и сопутствующие физические явления. Northampton; Томск: STT, 2005. 356 с.
Белов Н.Н., Демидов В.Н., Ефремов Л.В. и др. Компьютерное моделирование динамики высокоскоростного удара и сопутствующих физических явлений // Изв. вузов. Физика. 1992. Т. 35. № 8. С. 5-49.
Афанасьева С.А., Белов Н.Н., Толкачев В.Ф., Хабибулин М.В., Югов Н.Т. Особенности ударно-волнового деформирования пористой керамики A12O3 // ДАН. 1999. Т. 368. № 4. С. 474-481.
Белов Н.Н., Югов Н.Т., Табаченко А.Н. и др. Математическое моделирование процессов деформирования и разрушения металлокерамики в условиях динамического нагружения // Изв. вузов. Физика. 2002. № 8. С. 54-59.
Barker L.M., Hollenbach R.E. Shock-wave studies of PMMA, fused silica, and sapphire // J. Appl. Phys. 1970. V. 41. P. 4208-4226.
Савиных А.С., Канель Г.И., Разоренов С.В. Прочность сапфира при откольном разрушении // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. Вып. 7. С. 8-15.
Патент США № 4520116.
Канель Г.И., Разоренов С.В., Уткин А.В., Фортов В.Е. Ударно-волновые явления в конденсированных средах. М: Янус-К, 1996. 408 с.
Жерноклетов М.В., Зубарев В.Н., Трунин Р.Ф., Фортов В.Е. Экспериментальные данные по ударной сжимаемости и адиабатическому расширению конденсированных веществ при высоких плотностях энергии. Черноголовка, 1996. 385 с.
Трунин Р.Ф. Исследование экстремальных состояний конденсированных веществ методом ударных волн. Уравнения Гюгонио. Саров: РФЯЦ - ВНИИЭФ, 2006. 286 с.
 Study of the transparent armor strength under a high-speed impact of a cylindrical impactor by computer modeling method | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2020. № 67. DOI: 10.17223/19988621/67/7

Study of the transparent armor strength under a high-speed impact of a cylindrical impactor by computer modeling method | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Matematika i mekhanika – Tomsk State University Journal of Mathematics and Mechanics. 2020. № 67. DOI: 10.17223/19988621/67/7

Download full-text version
Counter downloads: 534