Научная статья на тему 'Численное исследование влияния угла контакта пули 7,62 мм "APM2" и бронелистов кабин бронеавтомобилей из стальных сплавов на степень проникновения пули'

Численное исследование влияния угла контакта пули 7,62 мм "APM2" и бронелистов кабин бронеавтомобилей из стальных сплавов на степень проникновения пули Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
249
77
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БРОНЕВЫЕ СТАЛИ / ПУЛЯ "APM2" / УГОЛ КОНТАКТА ПУЛИ / EN 1063 / LS-DYNA / КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНАЯ МОДЕЛЬ / ARMORED STEEL / APM2 BULLET / BULLET CONTACT ANGLE / FINITE ELEMENT MODEL

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Зузов В.Н., Шаш Н.

Исследовано влияние угла контакта пули и пластин, выполненных из трех видов стальных сплавов разной толщины на степень проникновения пули методом конечных элементов в программном комплексе LS-DYNA применительно к кабинам бронеавтомобилей. Рассмотрен процесс пробития пулей 7,62 мм «APM2» (с жестким стальным сердечником) и только ее сердечником стальных пластин из сплавов Armox 560T, Hardox 400 и Weldox 700E при скорости удара пули 830 м/с и разных значениях угла контакта (30…90°) и толщины пластины (3…8 мм). Основные результаты расчетов включают в себя значения остаточных скорости и кинетической энергии пули и ее сердечника после пробития пластины, а также прогнозирование механизма ее разрушения. Полученные данные позволят обеспечить кабинам бронеавтомобилей степень защиты по европейскому стандарту EN 1063 (высший уровень BR7) с минимальной толщиной пластины.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Numerical Simulation of the Impact of the Contact Angle between a 7.62 mm ARM2 Bullet and Steel Alloy Armored Plates of Armored Vehicle Cabins on the Degree of Bullet Penetration

This paper investigates the impact of the contact angle between the bullet and the plates made of three types of steel alloys of different thickness on the degree of bullet penetration. The finite element method (FEM) in the LS-DYNA software package is used for investigating the impact on the cabins of armored vehicles. The authors examine the process of penetrating steel plates of Armox560T, Hardox 400 and Weldox 700E alloys by a 7.62 mm ARM2 bullet (with a hard steel core) and only by the bullet core, with the bullet velocity of 830 m/s and various contact angles (30 – 90°) and plate thickness (3 – 8 mm). The main calculation results include the residual velocity and the residual kinetic energy of the bullet and the bullet core after the plate penetration, as well as predicting the mechanism of plate failure. Using the results obtained, it is possible to provide the degree of protection according to the European standard EN 1063 (the highest BR7 level) with the minimum plate thickness.

Текст научной работы на тему «Численное исследование влияния угла контакта пули 7,62 мм "APM2" и бронелистов кабин бронеавтомобилей из стальных сплавов на степень проникновения пули»

УДК 623.093 DOI: 10.18698/0536-1044-2018-3-41-54

Численное исследование влияния угла контакта пули 7,62 мм «APM2» и бронелистов кабин бронеавтомобилей из стальных сплавов на степень проникновения пули

Н. Шаш, В.Н. Зузов

МГТУ им. Н.Э. Баумана, 105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

Numerical Simulation of the Impact

of the Contact Angle between a 7.62 mm ARM2

Bullet and Steel Alloy Armored Plates

of Armored Vehicle Cabins

on the Degree of Bullet Penetration

N. Shash, V.N. Zuzov

BMSTU, 105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1 e-mail: zuzvaleru@rambler.ru, nebrasshash@mail.ru

Исследовано влияние угла контакта пули и пластин, выполненных из трех видов стальных сплавов разной толщины, на степень проникновения пули методом конечных элементов в программном комплексе LS-DYNA применительно к кабинам бронеавтомобилей. Рассмотрен процесс пробития пулей 7,62 мм «APM2» (с жестким стальным сердечником) и только ее сердечником стальных пластин из сплавов Armox 560T, Hardox 400 и Weldox 700E при скорости удара пули 830 м/с и разных значениях угла контакта (30...90°) и толщины пластины (3...8 мм). Основные результаты расчетов включают в себя значения остаточных скорости и кинетической энергии пули и ее сердечника после пробития пластины, а также прогнозирование механизма ее разрушения. Полученные данные позволят обеспечить кабинам бронеавтомобилей степень защиты по европейскому стандарту EN 1063 (высший уровень BR7) с минимальной толщиной пластины.

Ключевые слова: броневые стали, пуля «APM2», угол контакта пули, EN 1063, LS-DYNA, конечно-элементная модель

This paper investigates the impact of the contact angle between the bullet and the plates made of three types of steel alloys of different thickness on the degree of bullet penetration. The finite element method (FEM) in the LS-DYNA software package is used for investigating the impact on the cabins of armored vehicles. The authors examine the process of penetrating steel plates of Armox560T, Hardox 400 and Weldox 700E alloys by a 7.62 mm ARM2 bullet (with a hard steel core) and only by the bullet core, with the bullet velocity of 830 m/s and various contact angles (30-90°) and plate thickness (3-8 mm). The main calculation results include the residual velocity and the residual kinetic energy of the bullet and the bullet core after the plate penetration, as well as predicting the mechanism of plate failure. Using the results obtained, it is possible to provide the degree of

protection according to the European standard EN 1063 (the highest BR7 level) with the minimum plate thickness.

Keywords: armored steel, APM2 bullet, bullet contact angle, EN 1063, LS-DYNA, finite element model

Большинство исследователей в сфере бронеза-щиты постоянно работают над улучшением ее характеристик, стараясь обеспечить надлежащую защиту бронированным объектам и максимально снизить их стоимость и массу. Это побудило их к поиску легких материалов, стойких к проникновению пули, в том числе алюминиевых сплавов, керамических и композитных материалов [1-4]. Однако их широкое применение сдерживается высокой стоимостью таких материалов и производства, что является основной причиной массового использования броневых сталей.

В связи с этим рассмотрены бронелисты (пластины) из известных стальных сплавов, используемых для бронезащиты кабин бронеавтомобилей широкого назначения (в том числе инкассаторских), установленные под разными углами к траектории движения для уменьшения толщины броневых сталей. Следует отметить, что публикаций, в которых описано влияние угла между пулей и стальной пластиной (СП), немного. В частности, механическое поведение и деформация СП при контакте с пулей под углом описаны в книге [5], а влияние угла между пулей и листами из алюминиевых и керамических сплавов на сопротивление прониканию пули — в статьях [6, 7].

В данной работе исследован процесс пробития пулей 7,62 мм «АРМ2» (с жестким стальным сердечником) и непосредственно ее сердечником пластин из стальных сплавов Агтох 560Т, Нагёох 400 и Weldox 700Е при скорости удара пули 830 м/с и разных углах контакта и толщинах СП. Основные результаты расчетов включают в себя значения остаточных скорости и кинетической энергии пули и ее сердечника после пробития пластины и иллюстрации механизма ее разрушения.

Цель работы — исследование влияния угла контакта пули и пластины из трех стальных сплавов разной толщины на степень ее проникновения в СП методом конечных элементов в программном комплексе ЬЗ-БУЫА на базе рациональных конечно-элементных моделей (КЭМ) пластины и пули, позволяющих получать результаты с приемлемой точностью и минимальным временем вычислений при использовании реша-

теля Ь8-БУЫА, для уменьшения толщины пластины путем формирования угла контакта, исключающего проникновение пули в СП.

Таким образом, можно обеспечить высшую степень защиты БИ7 европейского стандарта ЕЫ 1063 с минимальной толщиной пластины.

Численное моделирование. Аналитические уравнения. Аналитическое решение построено на использовании модифицированной модели Джонсона-Кука для моделирования мишени и пули (как наиболее подходящей к подобным задачам [8]). Эта модель определяет следующее соотношение для эквивалентного напряжения (напряжения по Мизесу) [8]:

аЭк = (А + BEnЭк )(1 + еЭк ) (1 - Т *ш),

где A, Б, п, С, т — константы, зависящие от материала; £эк — эквивалентная пластическая деформация; ¿эк — нормированная эквивалентная скорость пластической деформации, ¿эк =£р /Ё 0 (¿о — справочная скорость деформации, полученная в квазистатических испытаниях); Т * — гомологическая температура.

Для описания разрушения материала в программном пакете Ь8-БУЫА, применяемого в качестве решателя, использован критерий, предложенный Кокрофтом и Латом [8],

¿эк

Щ = | йЁэк < Щг,

0

где а1 — наибольшее главное напряжение, (а^ = а1 при ст1 > 0 и (а^ = 0 при ст1 < 0; Щсг — общая пластическая работа при разрушении.

Значения параметров материалов стальных сплавов и пули, относящиеся к модифицированной модели Джонсона-Кука, взяты из публикаций [9, 10].

Конечно-элементная модель. На рис. 1 показаны исследованные КЭМ пули и пробиваемой пластины при угле контакта а = 30, 45, 60, 70, 80, 90°.

Расчеты процесса проникания пули 7,62 мм «АРМ2» и ее сердечника в СП из броневых сплавов Агтох 560Т, НаМох 400 и Weldox 700Е проведены при скорости удара пули 830 м/с и разных значениях толщины СП (Н = 3, 4, 5, 6, 7 и 8 мм).

Результаты исследований. Выполнено 18 численных расчетов для каждого варианта (см. рис. 1).

Вариант 1: угол контакта 30°. При толщине СП 3 мм пуля не пробила пластину из сплава Агтох 560Т, а скользнула по ней без существенной потери кинетической энергии и значительной деформации в области встречи (рис. 2, а) с перемещением СП по оси Z (пер-

пендикулярной ее плоскости) около 6,2 мм (рис. 2, г). То же относится и к СП из сплава Нагёох 400 (рис. 2, б) с перемещением по оси Z около 7,5 мм. В пластину из сплава 'ШеЫох 700Е пуля проникла в продольном направлении (рис. 2, в).

При толщине СП 4, 5, 6, 7 и 8 мм пуля скользнула по пластинам из всех сплавов. При толщине СП 6 мм сердечник пули проник

в г

Рис. 2. Результаты моделирования взаимодействия пули и СП толщиной 3 мм при угле контакта 30°: а-в — картины проникания пули в СП из сплавов Агтох 560Т, НаЫох 400 и Weldox 700Е соответственно; г — кривые перемещения СП из сплавов Агтох 560Т (1) и НаЫох 400 (2) по оси 2

в пластину из сплава Weldox 700Е больше, чем в СП из сплавов Агтох 560Т и НаМох 400 (рис. 3, а-в). Таким образом, потеря (изменение) кинетической энергии (выраженная в значениях остаточной кинетической энергии Еост) сердечника пули при проникновении в СП из сплава Weldox 700Е больше, чем из сплавов Агтох 560Т и НаМох 400 (рис. 3, г).

Вариант 2: угол контакта 45°. При толщине СП 3 мм пуля и ее сердечник пробили пластины из всех сплавов, причем для пули

наибольшие деформации отмечены в сплаве Weldox 700Е.

При толщине СП 4 мм пуля скользнула по пластинам из сплавов Агтох 560Т и НаМох 400 (рис. 4, а, б) и пробила СП из сплава Weldox 700Е (рис. 4, в). При Н = 5 мм пуля также скользнула по СП из сплавов Агтох 560Т и НаМох 400. Что касается пластины из сплава Weldox 700Е, то небольшая часть оболочки пули пробила ее.

При толщине СП 4 и 5 мм сердечник пули скользнул по пластинам из сплавов Агтох 560Т

Агтох Нагс1ох "\¥е1с1ох 560Т 400 700Е Тип сплава

в г

Рис. 3. Результаты моделирования взаимодействия сердечника пули и СП толщиной 6 мм

при угле контакта 30°:

а-в — картины проникания сердечника пули в СП из сплавов Агтох 560Т, НаЫох 400 и Weldox 700Е соответственно;

г — потеря кинетической энергии сердечника пули

Рис. 4. Картины проникания пули (а-в) и ее сердечника (г-е) в СП из разных сплавов толщиной 4 мм

под углом 45°: а и г — Агтох 560Т; б и д — НаЫох 400; в и е — Weldox 700Е

тр ^ОСТ' кДж

800 - —

600 -

400 -

200 -

0

Агтох 560Т

Нагёох 400

Тип сплава

г

ЧУеМох 700Е

Рис. 5. Результаты моделирования взаимодействия пули и СП толщиной 6 мм при угле контакта 45°: а-в — картины проникания пули в СП из сплавов Агтох 560Т, НаЫох 400 и Weldox 700Е соответственно;

г — потеря кинетической энергии пули

* ост> 800

600

400

200

0

м/с

, м/с

Еост, кДж

1,4 _

1,2 -

1,0 -

0,8 -

0,6 -

0,4 -

0,2 -

0

й, мм

600 400 200 0

а

й, мм

Е0ст, кДж

1,2 -

1,0

0,8

0,6

0,4 - Г

0,2

0

6 А, мм

6 й, мм

Рис. 6. Зависимости остаточных скорости уо ст (а) и кинетической энергии Еост (б) пули (слева) и ее сердечника (справа) от толщины к и типа сплава пластины при угле контакта 45°: 1 — Агтох 560Т; 2 — НаЫох 400; 3 — Weldox 700Е

и НаМох 400 (рис. 4, г, д) и пробил СП из сплава Weldox 700Е (рис. 4, е). При этом степень проникновения в СП из сплава НаМох 400 больше, чем в СП из сплава Агтох 560Т.

При толщине СП 6, 7 и 8 мм пуля и ее сердечник скользнули по пластинам из всех сплавов. Однако степень проникновения пули в СП из сплава Weldox 700Е больше, чем в СП из

сплавов Агтох 560Т и НаМох 400 (рис. 5, а-в). На рис. 5, г показана потеря кинетической энергии пули при толщине пластины 6 мм для разных сплавов.

При моделировании предполагалось, что остаточные кинетическая энергия и скорость пули являются нулевыми, если она не пробила преграды. На рис. 6 показаны зависимости этих

остаточных параметров пули и ее сердечника от толщины и типа сплава пластины при угле контакта 45°.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Вариант 3: угол контакта 50°. При толщине СП 3 мм пуля и ее сердечник пробили СП из всех сплавов. Причем отверстие от пули в пластине больше, чем диаметр пули. В СП из сплава Weldox 700Е образовалось почти в 2 раза большее отверстие от пули, чем в СП из других сплавов.

При толщине СП 4 мм пуля скользнула по пластине из сплава Агтох 560Т и пробила СП

из сплавов НаМох 400 и Weldox 700Е. Сердечник пули пробил пластины из всех сплавов.

При толщине СП, равной 5 мм, пуля скользнула по пластинам из сплавов Агтох 560Т и НаМох 400 (рис. 7, а, б) и пробила насквозь СП из сплава Weldox 700Е (рис. 7, в).

Сердечник пули скользнул по пластине из сплава Агтох 560Т (рис. 7, г), остался в СП из сплава НаМох 400 (рис. 7, д) и пробил СП из сплава Weldox 700Е (рис. 7, е).

При толщине СП 6 мм пуля скользнула по пластинам из сплавов Агтох 560Т и НаМох 400

Рис. 7. Картины проникания пули (а-в) и ее сердечника (г-е) в пластины из разных сплавов

толщиной 5 мм под углом 50°: а и г — Агтох 560Т; б и д — НаЫох 400; в и е — Weldox 700Е

ОСТ' 800

600

400

200

0

м/с

у0СТ, м/с

Е0СТ, кДж

1,4 - Л

1,2 - «

1,0 -

0,8 -

0,6 -

0,4 - 1

0,2 -

0 1

7 /г, мм

600 400 200 0

а

7 /г, мм

Е0С1, кДж

1,2 £

1,0 " \

0,8

0,6

0,4 - 1

0,2

0

8 й, мм

8 /г, мм

Рис. 8. Зависимости остаточных скорости уост (а) и кинетической энергии Еост (б) пули (слева) и ее сердечника (справа) от толщины Н и типа сплава пластины при угле контакта 50°: 1 — Агтох 560Т; 2 — НаЫох 400; 3 — Weldox 700Е

и пробила насквозь СП из сплава Weldox 700Е. Сердечник пули скользнул по пластинам толщиной 6 и 7 мм из сплавов Агтох 560Т и НаМох 400 и пробил пластину из сплава Weldox 700Е.

При толщине СП 7 и 8 мм пуля также скользнула по пластинам из сплавов Агтох 560Т

и НаМох 400. Что касается пластины из сплава Weldox 700Е, то пуля скользнула по ней, но уже с проникновением (около 96 %). При толщине СП 8 мм сердечник пули остался в пластине из сплава Weldox 700Е. Зависимости остаточных скорости и кинетической энергии пули и ее сердечника от толщины и типа спла-

Рис. 9. Результаты моделирования взаимодействия пули и СП толщиной 3 мм при угле контакта 60°: а-в — картина проникания пули в СП из сплавов Агтох 560Т, НаЫох 400 и Weldox 700Е соответственно; г — значения диаметров стального сердечника пули (■) и отверстий в СП из сплавов Агтох 560Т (■), На^ох 400 ( ) и Weldox 700Е (■)

кДж кДж

Рис. 10. Зависимости остаточных скорости уост (а) и кинетической энергии Еост (б) пули (слева) и ее сердечника (справа) от толщины к и типа сплава пластины при угле контакта 60°: 1 — Агтох 560Т; 2 — НаЫох 400; 3 — Weldox 700Е

«У/С-

Рис. 11. Картины проникания пули в СП толщиной 3 (а-в) и 7 мм (г-е) и сердечника пули в СП толщиной 8 мм (ж-и) при угле контакта 70°: а, г, ж— Агтох 560Т; б, д, з — На^ох 400; в, е, и — Weldox 700Е

^осг> кДж

1,4 -

1,2 -

1,0 -

0,8 -

0,6 -

0,4 -

0,2 -

0 |

й, мм

Е0а> кДж

1,4

1,2 _ £

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0 |

8 А, мм

Рис. 12. Зависимости остаточных скорости уост (а) и кинетической энергии Еост (б) пули (слева) и ее сердечника (справа) от толщины Н и типа сплава пластины при угле контакта 70°: 1 — Агтох 560Т; 2 — НаЫох 400; 3 — Weldox 700Е

ва пластины при угле контакта 50° приведены на рис. 8.

Вариант 4: угол контакта 60°. При толщине СП 3, 4 и 5 мм пуля пробила пластины из

всех сплавов. Как видно из рис. 9, отверстие от пули в СП толщиной 3 мм больше, чем диаметр сердечника пули. При толщине СП 6 мм пуля скользнула по пластине из сплава Агтох 560Т

и пробила СП из сплавов НаМох 400 и Weldox 700Е.

При толщине СП 7 и 8 мм пуля скользнула по пластинам из сплавов Агтох 560Т и НаМох 400

и пробила СП из сплава Weldox 700Е. При толщине СП 3, 4, 5 и 6 мм сердечник пули пробил пластины из всех сплавов, а при толщине СП 7 мм он остался в пластине Агтох 560Т и

Рис. 13. Картины проникания пули в СП толщиной 3 (а-в) и 6 мм (г-е) и сердечника пули в СП толщиной 7 мм (ж-и) при угле контакта 80°: а, г, ж— Агтох 560Т; б, д, з — НаЫох 400; в, е, и — Weldox 700Е

, м/с

800 700 600 500 400 300

, м/с

8 к, мм

700 600 500 400 300

а

■Еост. »ДЖ

1,4 - ¿Г

1,2 - ,3

1,0 - N.

0,8

0,6 V

0,4

0 , , , , , ,

8 к, мм

8 к, мм

Еост, кДж

1,4 -

1,2 - х^О^4—..

1,0 -

0,8

0,6

0,4 1

0 , , , , , ,

8 к, мм

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рис. 14. Зависимости остаточных скорости уост (а) и кинетической энергии Еост (б) пули (слева) и ее сердечника (справа) от толщины к и типа сплава пластины при угле контакта 80°: 1 — Агтох 560Т; 2 — НаЫох 400; 3 — Weldox 700Е

Рис. 15. Картины проникания пули в СП толщиной 3 (а-в) и 8 мм (г-е) и сердечника пули в СП толщиной 6 мм (ж-и) при угле контакта 90°: а, г, ж — Агтох 560Т; б, д, з — НаЫох 400; в, е, и — Weldox 700Е

у0СТ, м/с

Рис. 16. Зависимости остаточных скорости уост (а) и и ее сердечника (справа) от толщины Н и типа с] 1 — Агтох 560Т; 2 — НаЫох 4

8 А, мм

пробил СП из сплавов На^ох 400 и Weldox 700Е. При толщине СП 8 мм сердечник пули остался в пластинах из сплавов Агтох 560Т и На^ох 400 и пробил СП Weldox 700Е.

Зависимости остаточных скорости и кинетической энергии пули и ее сердечника от толщины и типа сплава пластины при угле контакта 60° показаны на рис. 10.

Вариант 5: угол контакта 70°. При толщине СП 3, 4, 5, 6, 7 и 8 мм пуля и ее сердечник пробили пластины из всех сплавов. На рис. 11 показаны картины проникания пули в СП толщиной 3 и 7 мм и сердечника пули в СП толщиной 8 мм.

Зависимости остаточных скорости и кинетической энергии пули и ее сердечника от толщины и типа сплава пластины при угле контакта 70° приведены на рис. 12.

Вариант 6: угол контакта 80°. При толщине СП 3, 4, 5, 6, 7 и 8 мм пуля и ее сердечник пробили пластины из всех сплавов. Картины проникания пули в СП толщиной 3 и 6 мм и

сердечника пули в СП толщиной 7 мм показаны на рис. 13.

Зависимости остаточных скорости и кинетической энергии пули и ее сердечника от толщины и типа сплава пластины при угле контакта 80° приведены на рис. 14.

Вариант 7: угол контакта 90°. При толщине СП 3, 4, 5, 6, 7 и 8 мм пуля и ее сердечник пробили пластины из всех сплавов. На рис. 15 показаны картины проникания пули в СП толщиной 3 и 8 мм и сердечника пули в СП толщиной 6 мм.

Зависимости остаточных скорости и кинетической энергии пули и ее сердечника от тол-

,кДж

30 40 50 60 70 80 а, град

20 30 40 50 60 70 80 а, град

, м/с

800 700 600 500 400 300 200 100 0

/ -«4

- ЧГ'

- ...

20 30 40 50 60 70 80 а, град

20 30 40 50 60 70 80 а, град

20 30 40 50 60 70 80 а, град

30 40 50 60 70 80 а, град

Рис. 17. Зависимости остаточных скорости уост (слева) и кинетической энергии Еост (справа) пули от угла контакта а с СП из сплавов Агтох 560Т (а), НаЫох 400 (б) и Weldox 700Е (в) разной толщины: 1 — к = 3 мм; 2 — к = 4 мм; 3 — к = 5 мм; 4 — к = 6 мм; 5 — к = 7 мм; 6 — к = 8 мм

щины и типа сплава пластины при угле контакта 90° приведены на рис. 16.

Анализ результатов. На рис. 17 показаны зависимости остаточных скорости и кинетической энергии пули от угла контакта а и толщины Н СП из сплавов Агтох 560Т, НаМох 400 и Weldox 700Е. Отметим, что при Н = 3 мм и а < 30°, при Н = 4 и 5 мм и а < 50°, при Н = 6, 7 и 8 мм и а < 60° пуля не пробила пластину из сплава Агтох 560Т, а лишь скользнула по ней. При Н = 3 мм и а < 30°, при Н = 4 мм и а < 45°, при Н = 5 и 6 мм и а < 50°, при Н = 7 и 8 мм и а < 60° пуля также не пробила СП из сплава НаМох 400. При Н = 3 и 4 мм и а < 30°, при Н = 5 и 6 мм и а < 45°, а также при Н = 7 и 8 мм и

а < 50° пуля лишь скользнула по пластине из сплава Weldox 700Е.

На рис. 18 приведены зависимости остаточных скорости и кинетической энергии сердечника пули от толщины и угла контакта с пластинами из сплавов Агтох 560Т, НаМох 400 и Wel-dox 700Е. Отметим, что сердечник пули не пробил пластину из сплава Агтох 560Т при Н = 3 мм и а < 30°, при Н = 4 мм и а < 45°, при Н = 5 и 6 мм и а < 50°, при Н = 7 и 8 мм и а < 60°. При Н = 3 мм и а < 30°, при Н = 4 мм и а < 45°, при Н = 5, 6 и 7 мм и а < 50°, при Н = 8 мм и а < 60° сердечник пули также не пробил СП из сплавов НаМох 400. При Н = 3, 4 и 5 мм и а < 30°, при Н = 6 и 7 мм и а < 45°, при Н = 8 мм и а < 50° сердечник пули лишь скользнул по СП из сплава Weldox 700Е.

20 30 40 50 60 70 80 а, град

, м/с

20 30 40 50 60 70 80 а, град

80 а, град

Рис. 18. Зависимости остаточных скорости (слева) и кинетической энергии (справа) сердечника пули от угла контакта а с СП из сплавов Агтох 560Т (а), НаЫох 400 (б) и Weldox 700Е (в) разной толщины: 1 — Н = 3 мм; 2 — Н = 4 мм; 3 — Н = 5 мм; 4 — Н = 6 мм; 5 — Н = 7 мм; 6 — Н = 8 мм

а о

Рис. 19. Картины проникания пули (а) и ее сердечника (б) в пластину из сплава Агтох 560Т

толщиной 6 мм под углом 56°

На рис. 19 показаны картины проникания пули и ее сердечника в пластину из сплава Агтох 560Т толщиной 6 мм под углом 56°, из которых видно, что СП не пробита.

Выводы

1. При толщине пластины 3 и 4 мм из сплавов Агтох 560Т, НаМох 400 и Weldox 700Е влияние угла контакта пули или ее сердечника на сопротивление прониканию очень мало, если а > 50°. При толщине СП 5, 6, 7 мм и угле контакта а > 70° это влияние также невелико.

2. Эффект от уменьшения угла контакта на сопротивление прониканию пули или ее сер-

Литература

дечника в пластину значительно повышается при толщине СП более 7 мм.

3. Для обеспечения уровня защиты БИ7 можно рекомендовать использовать однослойные пластины из сплава НаМох 400 толщиной 8 мм при угле а < 60°, а также из сплава Агтох 560Т при толщине СП Н = 8 мм и угле контакта а < 62°, Н = 7 мм и а < 60° или Н = 6 мм и а < 56° (см. рис. 19).

4. Броневые стали со свойствами, как у сплава Weldox 700Е, не рекомендуется применять для обеспечения уровня защиты БИ7 при угле контакта а > 50° из-за необходимости задания относительно большой толщины броне-листов.

[1] Шаш Н., Зузов В.Н. Численное моделирование проникания пуль стрелкового оружия в

пластины из алюминиевых сплавов с использованием модифицированной модели Джонсона-Кука. Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017, № 1, с. 1-19. URL: http://old.technomag.edu.ru/doc/860980.html (дата обращения 10 ноября 2017).

[2] Chereches T., Lixandru P., Dragnea D. Dynamical testing of composite structures made by

high entropy alloys, armour steels, ceramic and polimeric materials. International Journal of Modern Manufacturing Technologies, 2014, vol. VI, no. 1, pp. 35-39.

[3] Kyziol L. Shooting resistance of non-metallic materials. Polish Maritime Research, 2007,

vol. 14, pp. 68-73.

[4] Grujicic M., Pandurangan B., Koudela K.L., Cheeseman B.A. A computational analysis of the

ballistic performance of light-weight hybrid composite armors. Applied surface science, 2006, vol. 253, no. 2, pp. 730-745.

[5] Гладышев С.А., Григорян В.А. Броневые стали. Москва, Интермет Инжиниринг, 2010.

336 с.

[6] B0rvik T., Olovsson L., Dey S., Langseth M. Normal and oblique impact of small arms bullets

on AA6082-T4 aluminium protective plates. International Journal of Impact Engineering, 2011, vol. 38, is. 7, pp. 577-589, doi: 10.1016/j.ijimpeng.2011.02.001.

[7] Fawaz Z., Zheng W., Behdinan K. Numerical simulation of normal and oblique ballistic im-

pact on ceramic composite armours. Composite Structures, 2004, vol. 63, pp. 387-395.

[8] Шаш Н., Зузов В.Н. Влияние параметров алюминиевых сплавов на сопротивление про-

никанию пуль 7,62 «Шар НАТО» и «APM2». Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2016, № 11, c. 15-27. URL: http://old.technomag.edu.ru/doc/850281.html (дата обращения 15 ноября 2017).

[9] Зузов В.Н., Шаш Н. Анализ противопульной стойкости броневых сталей иностранного

производства. Наука и Образование: научное издание, 2017, № 5, с. 21-41. URL: http://technomag.edu.ru/jour/article/view/1156/1084 (дата обращения 15 ноября 2017).

[10] B0rvik T., Dey S., Clausen A.H. Perforation resistance of five different high-strength steel plates subjected to small-arms projectiles. International Journal of Impact Engineering, 2009, vol. 36, is. 7, pp. 948-964, doi: 10.1016/j.ijimpeng.2008.12.003.

References

[1] Shash N., Zuzov V.N. Chislennoe modelirovanie pronikaniia pul' strelkovogo oruzhiia v plas-

tiny iz aliuminievykh splavov s ispol'zovaniem modifitsirovannoi modeli Dzhonsona-Kuka [Modified Johnson-Cook Model-based Numerical Simulation of Small Arms Bullets Penetration in the Aluminum Alloy Plates]. Nauka i obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana [Science and Education. Bauman MSTU]. 2017, no. 1, pp. 1-19. Available at: http://old.technomag.edu.ru/doc/860980.html (accessed 10 November 2017).

[2] Chereches T., Lixandru P., Dragnea D. Dynamical testing of composite structures made by

high entropy alloys, armour steels, ceramic and polimeric materials. International Journal of Modern Manufacturing Technologies, 2014, vol. 6, no. 1, pp. 35-39.

[3] Kyziol L. Shooting resistance of non-metallic materials. Polish Maritime Research, 2007,

vol. 14, pp. 68-73.

[4] Grujicic M., Pandurangan B., Koudela K.L., Cheeseman B.A. A computational analysis of the

ballistic performance of light-weight hybrid composite armors. Applied surface science, 2006, vol. 253, no. 2, pp. 730-745.

[5] Gladyshev S.A., Grigorian V.A. Bronevye stali [Armored steel]. Moscow, Intermet Inzhinir-

ing publ., 2010. 336 p.

[6] B0rvik T., Olovsson L., Dey S., Langseth M. Normal and oblique impact of small arms bullets

on AA6082-T4 aluminium protective plates. International Journal of Impact Engineering, 2011, vol. 38, is. 7, pp. 577-589, doi: 10.1016/j.ijimpeng.2011.02.001.

[7] Fawaz Z., Zheng W., Behdinan K. Numerical simulation of normal and oblique ballistic im-

pact on ceramic composite armours. Composite Structures, 2004, vol. 63, pp. 387-395.

[8] Shash N., Zuzov V.N. Vliianie parametrov aliuminievykh splavov na soprotivlenie pronikaniiu

pul' 7.62 «Shar NATO» i «APM2» [Impact of Aluminum Alloy Parameters on Penetration Resistance of the Bullets 7.62 «Ball NATO» and «ARM2»]. Nauka i obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana [Science and Education. Bauman MSTU]. 2016, no. 11, pp. 15-27. Available at: http://old.technomag.edu.ru/doc/850281.html (accessed 15 November 2017).

[9] Zuzov V.N., Shash N. Analiz protivopul'noi stoikosti bronevykh stalei inostrannogo pro-

izvodstva [Analysis of Anti-Bullet Resistance of Armored Steels of Foreign Manufacture]. Nauka i Obrazovanie: nauchnoe izdanie [Science and Education: Scientific Publication]. 2017, no. 5, pp. 21-41. Available at: http://technomag.edu.ru/jour/article/view/1156/1084 (accessed 15 November 2017).

[10] B0rvik T., Dey S., Clausen A.H. Perforation resistance of five different high-strength steel plates subjected to small-arms projectiles. International Journal of Impact Engineering, 2009, vol. 36, is. 7, pp. 948-964, doi: 10.1016/j.ijimpeng.2008.12.003.

Информация об авторах

ЗУЗОВ Валерий Николаевич (Москва) — доктор технических наук, профессор кафедры «Колесные машины». МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, e-mail: zuzvaleru@rambler.ru).

ШАШ Небрас (Москва) — аспирант кафедры «Колесные машины». МГТУ им. Н.Э. Баумана (105005, Москва, Российская Федерация, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1, e-mail: nebrasshash@mail.ru).

Статья поступила в редакцию 12.12.2017

Information about the authors

ZUZOV Valeriy Nikolaevich (Moscow) — Doctor of Science (Eng.), Professor, Department of Wheeled Vehicles. Bauman Moscow State Technical University (105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1, e-mail: zuzvaleru@rambler.ru).

SHASH Nebras (Moscow) — Postgraduate, Department of Wheeled Vehicles. Bauman Moscow State Technical University (105005, Moscow, Russian Federation, 2nd Baumanskaya St., Bldg. 5, Block 1, e-mail: nebrasshash@mail.ru).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.