تصميم وتصنيع متراكبات هجينة للدرع الشخصي باستخدام الطرق الإحصائية

الباحث

شهد ثائر حسن

المشرف

جمال جلال داوود - فرج محل محمد

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة المواد / هندسة المواد

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Body armor;Hybrid composites;Statistical methods;Ballistic test

إن الدروع الواقية للبدن هي أغطية واقية مصممة لإمتصاص أو تشتيت الهجمات البدنية. ترتبط الدروع الواقية للبدن بشكل أساسي بألواح الدروع المستخدمة و المتماشية مع مستويات حماية المعهد الوطني للعدالة (NIJ) يتم تصنيف جميع أنواع الدروع الواقية للبدن “coll Lady الوزن ومستوى التهديد والكلفة،؛ حيث ان هناك مواد مختلفة تدخل في delice الصفائح المدرعة من ضمنها الصفائح المصنعة من مواد متراكبة. ينظر هذا البحث في تأثير مواد التقوية على هيئة ألياف ومساحيق على خصائص الحماية الميكانيكية والباليستية للصفائح المركبة المدرعة. تم اختيار(كيفلر) و( الزجاج ) كألياف مع كربيد السيليكون وكربيد التيتانيوم بهيئة مساحيق، و تم استخدام كل Bale بثلاثة مستويات مختلفة، وفقا الى تصميم تجريبي يعتمد على تقنية تاجوشي مع المصفوفة المتعامدة (34) Lp ، لذلك تم تصنيع تسع تجارب Yur من واحد وثمانين تجربة. أظهرت النتائج أن الخواص الميكانيكية تأثرت بشكل أساسي بمحتوى الألياف والمساحيق للصفيحة المتراكبة. كانت لقوة الشد للوحة المتراكبة أعلى القيم باستخدام مزيج )730 كيفلر ، 130 زجاج ، 72 كربيد السيليكون ، 2/ كربيد تيتانيوم) تم تقديم أقصى قيمة لقوة ثني اللوح المتراكب بإستخدام )122.5 كيفلر ، 730 زجاج ، 2/ كربيد السيليكون و 2/ كربيد تيتانيوم). تم إيجاد القيمة المثلى لمعامل الإنحناء بإستخدام )722.5 كيفلر ، 730 زجاج ، 21 كربيد تيتانيوم). تنتمي القيمة الأكبر لمقاومة تأثير اللوح المتراكب إلى تركيبة (22.5” كيفلر ، 230 زجاج إلكتروني 6 1“ كربيد السيليكون ، و 72 كربيد تيتانيوم) ، وكذلك أقصى قيمة تم الحصول عليها باستخدام )730 كيفلر ، 215 زجاج ، 1/ كربيد السيليكون و 71 كربيد التيتانيوم). أما أعلى قيمة لصلابة كسر الصفيحة المتراكبة هي 19.357 ميجا باسكال جاءت من العينة التي تحتوي على (22.5/ كيفلر ، 722.5 ألياف زجاجية مع 72 كربيد السيليكون و 2/ كربيد تيتانيوم). ولكن ظهر أصغر عمق لأثر الواجهة الخلفية للدروع باستخدام )715 كيفلر ، 5 زجاج ، 2/ كربيد السيليكون ، و 2/ كربيد تيتانيوم). يُظهر مسحوق كربيد السيليكون مزيدًا من التأثير (المرتبة 1) على مقاومة الشد ومعامل الانحناء والصلابة والعمق وقطر أثر الواجهة الخلفية. أما ألياف الزجاج و الكيفلر وكربيد التيتانيوم الموجودة في (المرتبة 1) لها تأثير أكبر على قوة الانحناء وصلابة الكسر وقوة التأثير بشكل متتالي. أظهرت النسب المختلفة من كيفلر و الزجاج الألكتروني و كربيد السيليكون و كربيد التيتانيوم مستويات مختلفة من النجاح في الكفاءة الباليستية التي تصنفها تحت حماية المستوى الثاني من الدروع الواقية للبدن وفقًا للمعهد الوطني لمعايير العدالة، و كان الفرق بين النتائج المتوقعة بتقنية تاجوشي والنتائج التجريبية لا يتجاوز 6/.

Body armor is protective clothing designed to absorb or deflect ballistic attacks. It is primarily associated with armor plates used with the National Institute of Justice protection levels. All body armor types are classified according to the three selection categories; weight, threat level, and cost. There are different materials used in the manufacture of armor plates. Among them are compressed laminates. This research investigates the effect of fiber and filler reinforcement materials on armor composite plates' mechanical and ballistic protection properties to manufacture a lightweight body armor from a hybrid composite. The Kevlar and E-glass were selected as fibers, with silicon carbide and titanium carbide as fillers. Each parameter varies with three levels. Using an experimental design based on the Taguchi technique with orthogonal array L9 (34), so nine experiments were introduced instead of eighty-one experiments. The results show that the mechanical properties were mainly affected by the fiber and filler content of the composite plate. The tensile strength of the composite plate had the highest values using the combination of (30 wt % Kevlar, 30 wt % E-glass, 2 wt % silicon carbide, and 2 wt% titanium carbide), and the maximum value of the composite plate flexural strength was presented using (22.5 wt% Kevlar, 30 wt% E- glass, 2 wt% silicon carbide and 2 wt% titanium carbide). The flexural modulus optimum value was found by using (22.5 wt% Kevlar, 30 wt% E-glass, and 1 wt% titanium carbide). The bigger value of the composite plate impact strength belonged to (22.5 wt% Kevlar, 30% E-glass, 1 wt% Silicon carbide, and 2 wt% Titanium carbide) combination, also the maximum Hardness value obtained by using (30 wt% Kevlar, 15 wt% E-glass, 1 wt% Silicon carbide and 1 wt% Titanium carbide). The highest value of composite plate fracture toughness is 19.357 Mpam came from the sample containing (22.5 wt% Kevlar, 22.5 wt% E-glass fibers with 2 wt% Silicon Carbide and 2 wt% Titanium Carbide). But the smallest depth of the back face signature of the armor appeared using (15 wt% Kevlar, 15 wt% E-glass, 2 wt% Silicon carbide, and 2 wt% Titanium carbide) composite plate. The silicon carbide filler shows more effect (Rank 1) on the tensile strength, flexural modulus, hardness, depth, and diameter of the backface signature. The E-glass, Kevlar fibers, and titanium carbide present in (Rank 1) have more effect on the flexural strength, fracture toughness, and impact strength respectively. The different combinations of six layers of Kevlar, E-glass, Silicon Carbide, and Titanium carbide have shown different levels of success in the ballistic efficiency against a 9mm full metal jacket bullet with a speed of 370 m/s that classifies them under level II protection of body armor according to the National Institute of Justice Standards having a 9mm thickness and a weight of 1.5kg. The difference between the predicted results using the Taguchi technique and the experimental results does not exceed 6%.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب