Karbon Fiber, Aramid Fiber ve Cam Fiber malzemelerden oluşan kompozit koruyucu zırhlar üzerine sayısal bir analiz yapılmıştır. Seçilen farklı kalınlıklardaki bu kompozit malzeme üzerine yapılan atışlar ve atış sonrasında gerçekleşen deformasyonlar sonlu eleman esaslı ANSYS Explicit Dynamics modülü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada kompozit malzemeye 9 mm FMJ ve 7,62 NATO FMJ mermi ile değişen hızlarda atışlar yapılmıştır. Yapılan atışlar NIJ0101.06 Standardı kapsamındaki bu mühimmatlar için tanımlanan Seviye IIA (1), Seviye II(1) ve Seviye III hızları kullanılarak atışlar simüle edilmiştir. Atışlarda kompozit bileşenlerinin toplam kalınlıkları için çarpma testleri yapılmış ve atışlar sonrasında malzemelerin koruma sağlayıp sağlamadığı, deformasyon değerleri ve mermi çekirdeği enerji seviyelerindeki değişimler bulunmuştur.
Çözümün kararlılığını ve doğruluğunu sağlamak için analizde zaman artımları ve düğüm sayıları kararlılığı sağlanarak her bir çözüm adımında kütle, momentum ve enerji korunumu gösterilmiştir. Sayısal modelde malzemenin büyük gerilmelere, yüksek gerilme oranlarına ve yüksek sıcaklıklara maruz kalması nedeniyle mukavemet davranışını temsil etmek için analizlerde Johnson-Cook modeli kullanılmıştır.
Kompozit zırhların analitik çözümlemelerinde birbirinden farklı modeller kullanıldığı bilinmektedir. Bu modellerden bir kısmı enerji ve momentum korunumlarından gidilerek balistik koruma sağlayacak şekilde koruyucu zırh malzemesinin kalınlığının ve bu kalınlığa karşılık mermi hızının bulunmasıdır. Diğer yöntemler ise balistik koruyucu malzemelerin deformasyonlarının hesaplanması üzerine kurulmuştur. Bu çerçevede elde edilen sayısal sonuçlar kompozit zırhlarda kullanılan deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Balistik, Kompozit, Sayısal, Ansys
|
