تصنيع درع بدن من المركبات الهجينة

الباحث

افتخار عامر سليم

المشرف

ميادة شنان عبد - بيمان صحبة احمد

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة المواد / هندسة المواد

الشهادة

ماجستير

السنة

2021

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Body armor;Hybrid composites;Ballistic impact;Kevlar

يهدف هذا العمل الى تصنيع دروع بشرية من مواد متراكبة هجينة لتقييم سلوكها تحت التأثير الباليستي تحليلياً وتجريبياً. تم ) 4 تصميم دروع متعددة الطبقات مكونة من مواد سيراميكية / ايبوكسي مقوى بالالياف / مواد معدنية او بوليمرية . الطبقة \ 14 السيراميكية تمثل اول طبقة dal gi صدمة الطلقة ، الايبوكسي المقوى بالالياف يمثل الطبقة الوسطية ، بينما الطبقة الخلفية 1 ١ ١ J 4 اما مادة معدنية او بوليمرية. المتغيرات المستخدمة في هذه الدراسة هي نوعين من المواد السيراميكية اما كاربيد السليكون 4 4) او الالوميناء Cue gi من الالياف وهى اما الياف UHMWPE او الياف الكفلرء aac طبقات الالياف وهي اما ست طبقات 1 ١ 7 ١ J 2 او عشر طبقات واخيرا نوع المادة الخلفية وهي اما سبيكة المنيوم 5074 او المنيوم انشائي او مادة البولي كاربونيت. 1 في الاختبارات الباليستية التجريبية؛ تم اطلاق رصاصة عيار 9 ملم ذات الغلاف المعدني الكامل وبسرعة 307 متر/ ثانية 1 ١ باتجاه درع بابعاد 30*30 سنتيمتر مربع . تستخدم طريقة العناصر المحددة باستخدام برنامج انسزز الاصدار 20 لمحاكاة | / ٠ مقاومة الصدمات الباليستية للدروع. تمت مقارنة نتائج المحاكاه مع الاختبارات الباليستية GIS هناك توافق جيد بين هذه 3 \ النتائج. تظهرالنتائج ان جميع الاهداف كانت قادرة على ايقاف رصاصة عيار9 ملم الا الدرع المكون من a SICHOKEV/EPX43St.Al | .اظهرت النتائج ان الرصاصة ثقبت عدة طبقات من الدروع دون اختراق. تم قياس اثر 1 ) الوجه الخلفي (BES) وانه ضمن المدى المسموح به. تمتص الطبقة السيراميكية طاقة اكبر من الطاقة التي تمتصها طبقات 0 y الايبوكسي المقوى LIL سبيكة الالمنيوم، الالمنيوم الانشائي وايضا Sale البولي كاربونيت ووصلت الى 1 5 90.959:7896: 78.4%، 99.98%، 8390:72.6896 77.8% من اجمالي الطاقة الممتصة لدروع 01 SiC+10KEV/EPX+Al-alloy ، SiC+IO0UPE/EPX+Al-alloy ، SiC+ 6UPE/EPX+3St.Al | © ِ Sict6UPE/EPX+PC ٠ AlO3+10KEV/EPX+Al-alloy ٠ AlbO3+10UPE/EPX+ALalloy )[ ، ‘ ر[ SICHOKEV/EPX+PC على التوالي. في الاختبارات الباليستية اظهرت الالومينا مقاومة باليستية اعلى مقارنه بكاربيد N 1) السليكون واظهرت الياف UHMWPE مقاومة باليستية اعلى من الكفلر. تمتص عشرة طبقات من الايبوكسي المقوى 1 ل بالالياف طاقة اعلى من ست طبقات من الايبوكسي المقوى بالالياف. تظهر سبيكة الالمنيوم سلوكا اكثر متانة مقارنة N Bales 1 البولي كاربونيت والالمنيوم الانشائي حيث ان الالمنيوم الانشائي سلك سلوكاً هشاً اثناء الكسر. اخيرا ، تمتص الدروع 1 0 المصنوعة من A1,03+10KEV/EPX+Al-alloy طاقة اعلى تصل الى 67 جول مع تشوه اعلى في الاختبارات \ 1) الباليستية والعددية، بينا اظهر درع Al,O34+10UPE/EPX+AL-alloy تشوهاً اقل وطاقة امتصاص اقل ضد الرصاصة 01 N 5 . . / LZ . تثبت النتائج ان درع Al,03+10UPE/EPX+AL-alloy هو افضل درع تم تصميمه في هذا العمل.

This work aims to prepare hybrid composite materials to evaluate their behavior under ballistic impact experimentally and numerically. Multilayered armors were designed as ceramic/woven fabric reinforced epoxy/metal or polymer layer. The ceramic layer represents the first layer against the bullet impact, fabric reinforced epoxy represents the intermediate composite materials, whereas the back layer is metal or polymer. The parameters used in this work are types of ceramic layer (Al2O3 or SiC), types of woven fabric in an intermediate layer that reinforced epoxy (Kevlar or UHMWPE), the number of intermediate layers (six or ten layers), and different back layer (5074 Al-alloy or polycarbonate PC). In experimental ballistic tests, a 9mm Full Metal Jacket FMJ bullet was launched at 307 m/s towards armor 30*30 cm2. The Finite Element Method (FEM) is used to simulate the ballistic impact resistance of the armor. The results from simulation and experimental testing were compared with ballistic tests and there was a good agreement of these results. The result shows that all targets were able to stop the 9mm FMJ bullet except armor that consist of Sic+6KEV/EPX+3St.Al. The results showed that the bullet penetrated many layers of armor with no perforation. The Backface signature (BFS) was also measured. It is within the permissible range. The ceramic layer absorbed more energy than the fiber-reinforced epoxy and Al-alloy or polycarbonate, reached to 78.08%, 90.95%, 78.4%, 99.98, 72.68%, 83%, and 77.8% of total absorbed energy for SiC+UPE/EPX+St.Al, SiC+ UPE/EPX+ Al-alloy, SiC+ KEV/EPX+ Al-alloy, Al2O3+ UPE/EPX+ Al-alloy, Al2O3+ KEV/EPX+ Al-alloy, SiC+ UPE/EPX+ PC, and SiC+ KEV/EPX+ PC, respectively. In ballistic tests, alumina showed higher ballistic resistance compared to silicon carbide. Also, UHMWPE resists ballistic impact higher than Kevlar. Ten layers of fiber-reinforced epoxy absorbed energy higher than six. Al-alloys exhibit more toughness compared to polycarbonate. Finally, armor made of Al2O3+10KEV/EPX+Al-alloy armor absorbs higher energy reach to 67 J with higher deformation in numerical and real ballistic test, while Al2O3+10UPE/EPX+Al-alloy armor showed less distortion and lower absorbed energy against the bullet. The out findings prove that Al2O3+10UPE/EPX+Al-alloy armor is the best-designed armor in this work. Tensile, compression, microhardness, flexural, SEM, EDX, FTIR, and XRD inspections also used to inspect the materials used in this study.

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