بررسی تجربی نفوذ پرتابه در اهداف چند لایه با جنسهای متفاوت و چیدمانهای مختلف
چکیده
نفوذ پرتابه در هدف، یک فرایند پیچیده مکانیکی است که با توجه به کاربردهای نظامی و غیرنظامی آن همواره مورد توجه محققان و دانشمندان بوده است. کاربرد های نظامی مانند طراحی سازه های مقاوم در مقابل نفوذ پرتابه، جلیقه های ضد گلوله، طراحی سیستم های زره سبک (زره شخصی) به منظور حفاظت از افسران پلیس، عوامل حکومت و افراد نظامی، طراحی راکت ها، موشک ها و کاربردهای غیرنظامی مانند ساخت وسایل حمل و نقل مواد خطرناک، مقاوم سازی بدنه هلیکوپترها و هواپیماها، طراحی بدنه کشتی ها، حفاظت سفینه های فضایی، ایمن سازی مراکز حساس، طراحی پوشش های محافظ رآکتورهای هسته ای که بارهای ضربه ای ناشی از عوامل خارجی نظیر برخورد موشک و راکت یا عوامل داخلی نظیر افزایش بیش از حد فشار وارده به آن ها از جمله مهمترین کاربردهای این بحث می باشند. بررسی پدیده برخورد و نفوذ به دلیل درگیر بودن با موارد مختلفی از قبیل انتقال حرارت و جرم، کارسختی، اصطکاک، جریان هیدرودینامیک، شیوه های مختلف شکست، تأثیر هندسه اجسام برخوردکننده، مقاومت و چگالی مواد برخوردکننده و موارد بسیار دیگر، پیچیده و بغرنج بوده و مسائل و مشکلات فراوانی را به همراه دارد. دانشمندان فراوانی در بیش از پنجاه سال اخیر بطور جدی در این زمینه گام برداشته و با روش های متعدد تجربی و تحلیلی و یا شبیه سازی های عددی این موضوع پیچیده را جهت فهم بیشتر بررسی کرده اند. بنابراین، اهمیت این موضوع موجب شده تا در این پژوهش نیز فرآیند نفوذ به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گیرد. در این پایان نامه، نفوذ پرتابه سر نیم کروی در اهداف سه لایه مجاور هم (بدون فاصله هوایی) با جنس های متفاوت و چیدمان های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور بررسی پارامترهای مذکور یک سری آزمایش های بالستیکی ترتیب داده شده و موارد آزمایش شده توسط کد صریح ls-dyna شبیه سازی شده و با نتایج تجربی مقایسه گردیده است. به طوریکه خطای ناشی از شبیه سازی عددی، در مقایسه با نتایج تجربی، در اکثر موارد، کمتر از 10 درصد مشاهده گردیده است. اهداف، از سه لایه با ضخامت هرکدام 1 میلی متر و به صورت ورق های دایره ای با قطر 240 میلی متر و از جنس مس خالص و آلومینیوم 1100 انتخاب شده اند، پرتابه نیز از فولاد نقره ای که تا 50 راکول سخت کاری شده، انتخاب گردیده است و دارای وزن 30/11 گرم می باشد. برای انجام آزمایشات از یک تفنگ گازی یک مرحله ای استفاده شده است. ضمن تعیین سرعت حد بالستیک برای این سیستم پرتابه- هدف، اثر ترتیب چینش لایه ها، بر عملکرد بالستیکی آن ها و میزان جذب انرژی هدف نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در این آزمایشات مشخص گردید، که ترکیب آلومینیوم و مس به شرطی که دو لایه اول، آلومینیوم (جنس سخت تر) و لایه انتهایی نیز مس (جنس نرم تر) باشد، مقاومت به نفوذ در این حالت (از مجموع هشت چینش مختلف) بیشتر خواهد بود.