عملکرد فوم های صلب پلی یورتان در کاهش خسارات سازه یی ناشی از برخورد پرتابه

I n t h i s p a p e r, t h e p e r f o r m a n c e o f t h e r i g i d p o l y u r e t h a n e (P U) f o a m s u s e d i n c o m p o s i t e a r m o r s t o m i t i g a t e t h e i m p a c t p r e s s u r e a n d e n e r g y o f a p r o j e c t i l e h a s b e e n s t u d i e d n u m e r i c a l l y t h r o u g h f i n i t e e l e m e n t m e t h o d s. T h e a r m o r s o f t h i s s t u d y c o m p r i s e t w o l a y e r s, n a m e l y, a m e t a l l a y e r a n d a P U-f o a m l a y e r. A s o p h i s t i c a t e d F E-M o d e l w a s d e v e l o p e d t o s i m u l a t e t h e d y n a m i c p e r f o r m a n c e o f t h e c o m p o s i t e a r m o r u n d e r t h e i m p a c t o f a p r o j e c t i l e u s i n g t h e s o f t w a r e p a c k a g e A N S Y S-A u t o d y n. T h e F E-M o d e l w a s v e r i f i e d w i t h t h e r e s u l t s o f a p r e v i o u s e x p e r i m e n t a l s t u d y i n w h i c h a p r o j e c t i l e i m p a c t e d a c e r t a i n t w o-l a y e r a r m o r c o m p r i s i n g a s t e e l f r o n t f a c e t h a t w a s a t t a c h e d o n a l a y e r o f P U-f o a m. T h e m a i n o b j e c t i v e s o f t h i s r e s e a r c h s t u d y a r e t o s t u d y t h e e f f e c t s o f d e s i g n p a r a m e t e r s s u c h a s t h e t h i c k n e s s a n d d e n s i t y o f t h e P U-f o a m a n d t h e i m p a c t v e l o c i t y o f t h e p r o j e c t i l e (r e p r e s e n t i n g t h e s t r a i n r a t e) o n t h e p e r f o r m a n c e o f a c o m p o s i t e a r m o r. T o a c h i e v e t h e r e s e a r c h o b j e c t i v e s, P U-f o a m s o f d i f f e r e n t d e n s i t i e s o f ۸۰, ۱۶۰, ۲۸۸ a n d ۳۲۰ k g/m۳, a t s i x d i f f e r e n t t h i c k n e s s e s o f ۱.۲۵, ۲.۵, ۵, ۷.۵, ۱۰ a n d ۱۲.۵ m m w e r e m o d e l e d. A d d i t i o n a l l y, t h e a r m o r s w e r e s u b j e c t e d t o p r o j e c t i l e s w i t h d i f f e r e n t i m p a c t v e l o c i t i e s o f ۴۰۰, ۴۵۰, ۵۰۹ a n d ۵۵۰ m/s. R e s u l t s o f t h e F E-A n a l y s i s r u n s c o n d u c t e d i n t h i s p a p e r i n d i c a t e t h a t t h e r e s p o n s e m i t i g a t i o n o f a c o m p o s i t e a r m o r i s s i g n i f i c a n t l y a f f e c t e d b y b o t h t h e d e n s i t y a n d t h i c k n e s s o f i t s P U-f o a m l a y e r. F o r a g i v e n t h i c k n e s s o f f o a m l a y e r, i t w a s o b s e r v e d f r o m t h e F E-a n a l y s i s r u n s t h a t t h e o p t i m u m v a l u e f o r t h e f o a m-d e n s i t y t h a t r e s u l t s i n t h e m a x i m u m r e s p o n s e m i t i g a t i o n i s a p p r o x i m a t e l y ۱۵۰ k g/m۳. T h e i m p a c t p r e s s u r e t h a t i s d i s s i p a t e d b y a c o m p o s i t e a r m o r i s s i g n i f i c a n t l y d e c r e a s e d a s t h e f o a m-d e n s i t y d i v e r t s f r o m i t s o p t i m a l v a l u e. F o r a g i v e n f o a m-d e n s i t y, i t w a s f o u n d t h a t t h e r e s p o n s e m i t i g a t i o n o f t h e a r m o r w a s i m p r o v e d w i t h a n i n c r e a s e i n t h e t h i c k n e s s o f t h e f o a m l a y e r. F o r t h e c o m p o s i t e a r m o r s i n v e s t i g a t e d i n t h i s s t u d y, t h e r a t e o f i m p r o v e m e n t i n t h e r e s p o n s e m i t i g a t i o n w i t h i n c r e a s e d f o a m-l a y e r t h i c k n e s s w a s f o u n d t o b e v e r y s l o w f o r t h e t h i c k n e s s v a l u e s b e y o n d ۵ m m. T h e i m p a c t v e l o c i t y o f t h e p r o j e c t i l e, a s a n i n d i c a t o r o f s t r a i n r a t e, w a s a l s o i n v e s t i g a t e d i n t h i s p a p e r. T h e d y n a m i c r e s p o n s e o f f o a m l a y e r s o f r e l a t i v e l y l o w e r t h i c k n e s s a n d d e n s i t y w a s f o u n d t o b e m o r e s e n s i t i v e t o t h e v a r i a t i o n s o f s t r a i n r a t e.

کلیدواژه ها:

فوم پلی یورتان ، چگالی ، ضخامت ، برخورد پرتابه ، زره کامپوزیت ، نرخ کرنش