ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО НАГРУЖЕНИЯ НА БАЛЛИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ПАНЕЛЕЙ

Михаил Владиленович Жихарев

Аннотация


Проведены статические испытания стеклопластика марки СТЭФ на растяжение для оп-ределения упругих и прочностных характеристик на испытательной машинеINSTRON 5882.
Обширные баллистические испытания были проведены на пластинах их стеклопластика СТЭФ, используя стальной шарик диаметром6,35 мм. Для разгона шарика до скоростей 900 м/с был использован баллистический стенд ЮУрГУ. Испытания были проведены для пластин без предварительной нагрузки, а также для пяти уровней предварительного на-гружения. Нагружение задавалось с помощью испытательной машиныINSTRON 5882.
Образец помещали в захваты и задавали требуемую растягивающую нагрузку, после чего по образцу производился выстрел. Баллистические характеристики были оценены с точки зрения предельной характеристики материала– баллистического предела V50.  После испытаний было произведено сравнение эффективности материала при разных уровнях предварительного нагружения. Были построены баллистические кривые для каж-дого уровня нагрузки, а также получена зависимость изменения баллистического предела от величины предварительной нагрузки. Было получено, что предварительная нагрузка уменьшает баллистический предел стеклопластиковых пластин. При величине предвари-тельной нагрузки, равной50 % от предела прочности материала баллистический предел
уменьшается на15 %.
Также была найдена зависимость площади расслоения стеклопластика от начальной
скорости удара для каждого уровня нагрузки. Было отмечено, что время отклика на разрыв образца после пробития зависит от уровня предварительной нагрузки. Так максимальная задержка разрыва после пробития составляла около8 с для образца, предварительно на-груженного до180 МПа. Эта задержка возникает из-за ползучести материала и зависимо-сти прочности от времени.


Ключевые слова


баллистический удар; баллистический предел; предварительное нагружение; стеклопластик

Полный текст:

PDF

Литература


Cheeseman B.A., Bogetti T.A. Ballistic Impact into Fabric and Compliant Composite Laminates. Compos. Struct., 2003, vol. 61, pp. 161–173. DOI: 10.1016/S0263-8223(03)00029-1

Tarim N., Findik F., Uzun H. Ballistic Impact Performance of Composite Structures. Compos. Struct., 2003, vol. 56, pp. 13–20.

Cantwell W.J. Geometrical Effects in the Low Velocity Impact Response of GFRP. Composites Science and Technology, 2007, vol. 67, pp. 1900–1908. DOI: 10.1016/j.compscitech.2006.10.015

Cui H.P., Wen W.D., Cui H.T. An Integrated Method for Predicting Damage and Residual Tensile Strength of Composite Laminates under Low Velocity Impact. Computers and Structures, 2009, vol. 87, pp. 456–466. doi:10.1016/j.compstruc.2009.01.006

Davies G.A.O., Hitchings D. Impact Damage and Residual Strengths of Woven Fabric Glass / Polyester Laminates. Composites Part A, 1996, vol. 27A, pp. 1147–1156.

Klaus M., Reimerdes H.G., Gupta N.K. Experimental and Numerical Investigations of ResiDual Strength after Impact of Sandwich Panels. I. J. Imp. Eng., 2012, vol. 44, pp. 50–58. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2012.01.001

Koo J.M., Choi J.H., Seok C.S. Prediction ofResidual Strength of CFRP after Impact. Composites: Part B, 2013, vol. 54, pp. 28–33. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.04.020.

Grujicic M., Pandurangan B., Koudela K.L., Cheeseman B.A. A Computational Analysis of the Ballistic Performance of Light-Weight Hybrid-Composite Armor. Appl. Surf. Sci., 2006, vol. 253, pp. 730–745. DOI: 10.1016/j.apsusc.2006.01.016

Zhou H., Zhang W., Liu T., Gu B., Sun B. Finite Element Analyses on Transverse Impact Behaviors of 3-D Circular Braided Composite Tubes with Different Braiding Angles. Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., 2015, vol. 79, pp. 52–62. DOI: 10.1016/j.compositesa.2015.09.012

Menna C., Asprone D., Caprino G., Lopresto V., Prota A. Numerical Simulation of Impact

Tests on GFRP Composite Laminates. I. J. Imp. Eng., 2011, vol. 38, pp. 677–685. DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2011.03.003

Park Y., Kim Y.H., Baluch A.H., Kim C.G. Numerical Simulation and Empirical Comparison of the High Velocity Impact of STF Impregnated Kevlar Fabric Using Friction Effects. Compos. Struct., 2015, vol. 125, pp. 520–529. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.02.041.

Whittingham B., Marshall I.H., Mitrevski T., Jones R. The Response of Composite Structures with Pre-Stress Subject to Low Velocity Impact Damage. Compos. Struct., 2004, vol. 66, pp. 685–698.

Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2004.06.015.

Heimbs S., Bergmann T., Schueler D., Toso-Pentecote N. High Velocity Impact on Preloaded Composite Plates. Compos. Struct., 2014, vol. 111, pp. 158–168. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2013.12.031.

Saghafi H., Minak G., Zucchelli A. Effect of Preload on the Impact Response of Curved Composite Panels. Compos. Part B: Eng., 2014, vol. 60, pp. 74–81. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.12.026

Vignjevic R., Orlowski M., De Vuyst T., Campbell J.C. A Parametric Study of Bird Strike on Engine Blades. Int. J. Impact. Eng., 2013, vol. 60, pp. 44–57. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2013.04.003.

Robb M.D., Arnold W.S., Marshall I. The Damage Tolerance of GRP Laminates under Biaxial Prestress. Compos. Struct., 1995, vol. 32, pp. 141–149. DOI: 10.1016/0263-8223(95)00077-1

Ghelli D., Minak G. Numerical Analysis of the Effect of Membrane Preloads on the Low-Speed Impact Response of Composite Laminates. Mech. Compos. Mater., 2010, vol. 46 (3), pp. 299–316. DOI:

1007/s11029-010-9147-9

Choi I.H., Kim I.G., Ahn S.M., Yeom C.H. Analytical and Experimental Studies on the LowVelocity Impact Response and Damage of Composite Laminates under in-Plane Loads with Structural Damping Effects. Compos. Sci. Technol., 2010, vol. 70 (10), pp. 1513–1522. Available at: http://dx.

doi.org/10.1016/j.compscitech.2010.05.007

Chiu S.T., Liou Y.Y., Chang Y.C., Ong C.L. Low Velocity Impact Behavior of Prestressed Composite Laminates. Mater. Chem. Phys., 1997, vol. 47 (2-3), pp. 268–72. DOI: 10.1016/S0254-0584(97)80063-6

Mitrevski T., Marshall I., Thomson R., Jones R. Low-Velocity Impacts on Preloaded GFRP Specimens with Various Impactor Shapes. Compos. Struct., 2006, vol. 76 (3), pp. 209–217. Available at:

http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruct.2006.06.033.

Garcia-Castillo S.K., Sanchez-Saez S., Barbero E., Navarro C. Response of Preloaded Laminate Composite Plates Subject to High Velocity Impact. J. Phys. IV (Proc), 2006, vol. 134, pp. 1257–1263. DOI: 10.1051/jp4:2006134191

Heimbs S., Bergmann T. High-Velocity Impact Behaviour of Prestressed Composite Plates under Bird Strike Loading. Int. J. Aerospace Eng., 2012. Article ID 372167.

Barbero E.J. Introduction to Composite Materials Design. 2nd Edition. CRC Press, 2011. 520p.

ГОСТ Р50744-95. Бронеодежда. Классификация и общие технические требования. – Введ. 1995-07-01. М.: Изд-во стандартов, 2003. 6 с. [Armor Clothes, Classification and General

Technical Requirements, GOST R 50744-95, September 2013.]

Lambert J.P., Jonas G.H. Towards Standardization in Terminal Ballistics Testing: Velocity Representation, BRL Report No. 1852, U.S. Army Ballistic Research Laboratories, Aberdeen Proving Ground, MD. (1976).

Danial I.M., Ishai O. Engineering Mechanics of Composite Materials. New York, Oxford University Press, 2006.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.