Деформирование и разрушение слоистых тканевых пластин при локальном ударе

• Автор: Долганина, Наталья Юрьевна
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Классификация и устройство СИБ
1.2. Методика испытаний СИБ
1.3. Характеристики арамидных волокон и тканей на их основе
1.4. Процессы взаимодействия ткани с индентором
1.5. Моделирование удара индентора о тканевую структуру
1.6. Задачи исследования
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АРАМИДНЫХ НИТЕЙ И РЕГИСТРИРУЮЩЕЙ СРЕДЫ (ТЕХНИЧЕСКОГО ПЛАСТИЛИНА)
2.1. Определение механических характеристик арамидных нитей
2.2. Определение механических характеристик регистрирующей среды... 36 Глава 3. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ТКАНЕВЫХ ПЛАСТИН И ТЕХНИЧЕСКОГО ПЛАСТИЛИНА ПРИ ЛОКАЛЬНОМ УДАРЕ
3.1. Геометрическая сторона моделирования тканевых пластин
3.2. Физическая сторона моделирования тканевых пластин, технического пластилина и индентора
3.3. Верификация модели нити как элемента ткани
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТКАНЕВЫХ ПЛАСТИН РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ИНДЕНТОРАМИ
4.1. Динамическое взаимодействие индентора с одним слоем ткани полотняного, саржевого, сатинового переплетений, размером 5x5, 10x10, 20x20, 30x30 см (нити не разрушаются)
4.2. Динамическое взаимодействие одного слоя ткани размером 30x30 см сатинового переплетения с индентором, ударяющим в центр ткани под углами 0° - 60° к нормали поверхности ткани (нити не разрушаются)
4.3. Динамическое взаимодействие индентора с одним слоем ткани полотняного, саржевого, сатинового переплетений, размером 5x5, 10x10, 20x20, 30x30 см (нити разрушаются)
4.4. Расчетное и экспериментальное исследование динамического взаимодействия индентора и тканевых пластин, состоящих из 1 - 5 слоев ткани размером 10x10 см с возможностью разрушения нитей, расположенных на пластилиновом основании
4.5. Расчеты динамики удара на высокопроизводительном вычислительном кластере «СКИФ Урал»
4.6. Расчетные исследования динамического нагружения тканевых пластин полотняного переплетения из одного и пяти слоев ткани размером 5x5 см, а также размером 30x30 см (нити могли разрушаться) с использованием одного, двух, четырех и восьми ядер с узла вычислительного кластера
«СКИФ Урал»
4.7. Расчетные и экспериментальные исследования динамического
нагружения 10 слоев ткани сатинового переплетения размером
30x30 см
4.8. Рекомендации для практики
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Многослойная тканевая пластина при динамическом локальном нагружении как расчетная схема может соответствовать широкому спектру объектов - от корпусных элементов транспортных конструкций до средств индивидуального бронирования (СИБ или бронежилетов) различных уровней защиты. В ГОСТ Р 50744-95 представлено 10 уровней угрозы, которым соответствуют различные по конструкции СИБ: легкие (1 и 2 класса), представляющие собой слоистые тканевые пластины различной толщины, и комбинированные (от 3 до 6а класса), в которых слоистая тканевая пластина усилена с лицевой стороны жесткими элементами из металла или керамики. Современные тенденции проектирования комбинированных СИБ высоких уровней защиты требуют, чтобы металл или керамика пробивались, притупляя или разрушая сердечники пуль, снижали их скорость до уровня, соответствующего надежной работе тыльной тканевой пластины. Таким образом, тканевые пластины, как важный элемент конструкции, должны обеспечить одинаково допустимое травмирование тела человека в СИБ любых уровней защиты, которое при стандартных испытаниях оценивают по деформации тканевой пластины - глубине следа в регистрирующей среде (техническом пластилине с определенными свойствами).
В легких классах СИБ грудная и спинная пластины содержат несколько десятков слоев высокопрочных тканей различного переплетения (саржа, сатин, полотно и др.). Нагружение тканевых пластин происходит инденторами (пулями, осколками), отличающимися формой (острый или притупленный носок), калибром, длиной, скоростью соударения, углом между вектором скорости и нормалью к поверхности, координатами точки удара и др. Все эти факторы могут существенно влиять на прочность тканевых пластин и уровень травмирования тела человека.
При локальном ударе в тканевой пластине возникают сложные физические явления: динамическое деформирование с распространением ударных

4. Дать оценку эффективности использования разработанных численных моделей и методов декомпозиции тканевых пластин, выработать рекомендации для практики.