Influence of orientation of mechanical properties of composite materials on dynamic fracture of monolithic and spaced targets
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2011.4.4.44Keywords:
anisotropy, strength, elasticity, fracture, numerical modelingAbstract
The problem of normal interaction of the aluminum isotropic compact cylindrical projectile with orthotropic monolithic and spaced targets consisting of two and three plates in a range of load velocities from 750m/s to 3000m/s is considered. The total thickness of plates in the spaced target is equal to the thickness of the monolithic target. Fracture of the monolithic and spaced targets is investigated, and the comparative analysis of the efficiency of their protective properties depending on orientation of the elastic and strength properties of an anisotropic material is carried out. The problem is solved numerically in a three-dimensional statement using the finite element method. The behavior of the projectile material is described by an elastic-plastic model, and the behavior of an anisotropic material of the target is described by an elastic-fragile model.
Downloads
References
Зукас Дж.А., Николас Т., Свифт Х.Ф., Грещук Л.Б., Курран Д.Р. Динамика удара. - М.: Мир, 1985. - 296 с.
Anderson Ch.E., Cox P.A., Johnson G.R., Maudlin P.J. A constitutive formulation for anisotropic materials suitable for wave propagation computer programs-II // Comp. Mech. - 1994. - V. 15, N. 3. - P. 201-223. DOI
Hayhurst C.J. Hiermaier S.J., CleggA.R., Riedel W., Lambert M. Development of material models for Nextel and Kevlar-epoxy for high pressures and strain rates // Int. J. Impact Eng. - 1999. - V. 23, N. 1. - P. 365-376. DOI
De Vuyst T., Vignjevic R., Bourne N.K., Campbell J. Modelling of spall in an anisotropic aluminium alloy // Space Debris. - 2000. - V. 2, N. 4. - P. 225-232. DOI
Радченко А.В., Кобенко С.В. Зависимость разрушения анизотропного материала от ориентации упругих и прочностных свойств при ударе // ДАН. - 2000. - Т. 373, № 4. - С. 479-482.
Радченко А.В., Кривошеина М.Н., Кобенко С.В., Марценюк И.Н. Влияние анизотропии свойств оболочки на инициирование детонации в твердом топливе при ударных и импульсных нагрузках // Химическая физика. - 2001. - Т. 20, № 6. - С. 123-128.
Горельский В.А., Радченко А.В., Хорев И.Е. Численное исследование упругопластического взаимодействия твердых частиц с составными пластинами // Прикладная механика. - 1987. - Т. 23, № 7. - С. 117-120.
Горельский В.А., Радченко А.В., Хорев И.Е. Кинетические механизмы процесса пробивания двухслойных пластин // Изв. АН СССР. МТТ. - 1988. - Т. 3, № 7. - С. 185-189.
Уилкинс М.Л. Расчет упруго-пластических течений // Вычислительные методы в гидродинамике. - М.: Мир, 1967. - С. 212-263.
Радченко А.В. Моделирование поведения анизотропных материалов при ударе // Механика композиционных материалов и конструкций. - 1998. - Т. 4, № 4. - С. 51-61.
Ву Э.М. Феноменологические критерии разрушения анизотропных сред // Механика композиционных материалов / Под ред. А.А. Ильюшина и Б.Е. Победри. - М.: Мир, 1978. - С. 401-491.
Johnson G.R. High velocity impact calculations in three dimension // J. Appl. Mech. - 1977. - V. 44, N. 1. - P. 95-100. DOI
Johnson G.R. Three-dimensional analysis of sliding surface during high velocity impact // J. Appl. Mech. - 1977. - V. 44, N. 6. - P. 771-773. DOI
Radchenko A.V., Kobenko S.V., Marcenuk I.N., Khorev I.E., Kanel G.I., Fortov V.E. Research on features of behaviour of isotropic and anisotropic materials under impact // Int. J. Impact Eng. - 1999. - V. 23, N. 1, Part 2. - P. 745-756. DOI
Ашкенази Е.К., Ганов Э.В. Анизотропия конструкционных материалов. Справочник. - Л.: Машиностроение, 1980. - 248 с.
Радченко А.В., Фортов В.Е., Хореев И.Е. Физические особенности высокоскоростного взаимодействия удлиненных техногенных осколков с конструкциями // ДАН. - 2003. - Т. 389, № 1. - С. 49-54.
Радченко П.А., Радченко А.В. Численный анализ ударного взаимодействия двух анизотропных тел // Физ. мезомех. - 2005. - Т. 8, Спец. выпуск. - С. 45-48.
Радченко П.А., Радченко А.В. Влияние угла нутации на проникание удлиненных ударников в ортотропную преграду // Механика композиционных материалов и конструкций. - 2005. - Т. 11, № 1. - С. 127-135.
###
Zukas Dz.A., Nikolas T., Svift H.F., Gresuk L.B., Kurran D.R. Dinamika udara. - M.: Mir, 1985. - 296 s.
Anderson Ch.E., Cox P.A., Johnson G.R., Maudlin P.J. A constitutive formulation for anisotropic materials suitable for wave propagation computer programs-II // Comp. Mech. - 1994. - V. 15, N. 3. - P. 201-223. DOI
Hayhurst C.J. Hiermaier S.J., CleggA.R., Riedel W., Lambert M. Development of material models for Nextel and Kevlar-epoxy for high pressures and strain rates // Int. J. Impact Eng. - 1999. - V. 23, N. 1. - P. 365-376. DOI
De Vuyst T., Vignjevic R., Bourne N.K., Campbell J. Modelling of spall in an anisotropic aluminium alloy // Space Debris. - 2000. - V. 2, N. 4. - P. 225-232. DOI
Radcenko A.V., Kobenko S.V. Zavisimost’ razrusenia anizotropnogo materiala ot orientacii uprugih i procnostnyh svojstv pri udare // DAN. - 2000. - T. 373, No 4. - S. 479-482.
Radcenko A.V., Krivoseina M.N., Kobenko S.V., Marcenuk I.N. Vlianie anizotropii svojstv obolocki na iniciirovanie detonacii v tverdom toplive pri udarnyh i impul’snyh nagruzkah // Himiceskaa fizika. - 2001. - T. 20, No 6. - S. 123-128.
Gorel’skij V.A., Radcenko A.V., Horev I.E. Cislennoe issledovanie uprugoplasticeskogo vzaimodejstvia tverdyh castic s sostavnymi plastinami // Prikladnaa mehanika. - 1987. - T. 23, No 7. - S. 117-120.
Gorel’skij V.A., Radcenko A.V., Horev I.E. Kineticeskie mehanizmy processa probivania dvuhslojnyh plastin // Izv. AN SSSR. MTT. - 1988. - T. 3, No 7. - S. 185-189.
Uilkins M.L. Rascet uprugo-plasticeskih tecenij // Vycislitel’nye metody v gidrodinamike. - M.: Mir, 1967. - S. 212-263.
Radcenko A.V. Modelirovanie povedenia anizotropnyh materialov pri udare // Mehanika kompozicionnyh materialov i konstrukcij. - 1998. - T. 4, No 4. - S. 51-61.
Vu E.M. Fenomenologiceskie kriterii razrusenia anizotropnyh sred // Mehanika kompozicionnyh materialov / Pod red. A.A. Il’usina i B.E. Pobedri. - M.: Mir, 1978. - S. 401-491.
Johnson G.R. High velocity impact calculations in three dimension // J. Appl. Mech. - 1977. - V. 44, N. 1. - P. 95-100. DOI
Johnson G.R. Three-dimensional analysis of sliding surface during high velocity impact // J. Appl. Mech. - 1977. - V. 44, N. 6. - P. 771-773. DOI
Radchenko A.V., Kobenko S.V., Marcenuk I.N., Khorev I.E., Kanel G.I., Fortov V.E. Research on features of behaviour of isotropic and anisotropic materials under impact // Int. J. Impact Eng. - 1999. - V. 23, N. 1, Part 2. - P. 745-756. DOI
Askenazi E.K., Ganov E.V. Anizotropia konstrukcionnyh materialov. Spravocnik. - L.: Masinostroenie, 1980. - 248 s.
Radcenko A.V., Fortov V.E., Horeev I.E. Fiziceskie osobennosti vysokoskorostnogo vzaimodejstvia udlinennyh tehnogennyh oskolkov s konstrukciami // DAN. - 2003. - T. 389, No 1. - S. 49-54.
Radcenko P.A., Radcenko A.V. Cislennyj analiz udarnogo vzaimodejstvia dvuh anizotropnyh tel // Fiz. mezomeh. - 2005. - T. 8, Spec. vypusk. - S. 45-48.
Radcenko P.A., Radcenko A.V. Vlianie ugla nutacii na pronikanie udlinennyh udarnikov v ortotropnuu pregradu // Mehanika kompozicionnyh materialov i konstrukcij. - 2005. - T. 11, No 1. - S. 127-135.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2011 Computational Continuum Mechanics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
