بررسی ریاضی و تجربی فرایند نفوذ گلوله در لایه های کولار تقویت شده با مایع غلیظ شونده برشی

هدف از این پژوهش بررسی تجربی و تحلیلی فرایند نفوذ گلوله در اهداف پارچه ای آغشته به سیال غلیظ شونده برشی (stf) است. stf یک سیال غیرنیوتنی است که ویسکوزیته آن در نرخ کرنش برشی بالا، افزایش می یابد. در بررسی ریاضی، مدل جدیدی برای نفوذ گلوله در اهداف پارچه ای ارائه شد. این مدل، اولین مدلی است که پدیده رفع اعوجاج نخ ها را درنظرگرفته است. مدل ارائه شده، هم برای پارچه های خالص و هم پارچه های آغشته به stf یا هر ماده دیگری که اصطکاک بین نخ ها را افزایش می دهد کاربرد دارد. در این مدل، نخ دو مرحله رفع اعوجاج و کشیدگی را تجربه می کند و روابط جدیدی برای کرنش نخ در این دو مرحله ارائه شده است. نتایج مدل سازی نشان می دهد که در نظر نگرفتن رفع اعوجاج نخ ها باعث ایجاد خطای زیادی در پیش بینی میزان جذب انرژی و میزان خیز پارچه می شود. مدل ارائه شده در این پژوهش هم چنین نشان می دهد که اصطکاک بیش تر بین نخ ها باعث بارگذاری موثرتر نخ ها در مرحله رفع اعوجاج و در نتیجه افزایش میزان جذب انرژی می شود اما افزایش بیش از حد اصطکاک باعث پارگی زودرس نخ در مرحله رفع اعوجاج و در نتیجه کاهش میزان جذب انرژی می گردد. به علاوه،طبق پیش بینی این مدل، هر چه پارچه ریزبافت تر باشد درصد افزایش جذب انرژی به علت افزایش اصطکاک بین نخ ها کمتر می شود. در بخش تجربی این مطالعه، اهداف دو لایه و چهار لایه پارچه آرامید آغشته به stf ساخته شدند. stf مورداستفاده، سوسپانسیونی از ذرات نانوسیلیکا در پلی اتیلن گلیکول است که در نسبت های 15، 25 و 35 درصد وزنی ذرات ساخته شده است. نمونه های آغشته و خشک تحت ضربه پرتابه استوانه ای با سرنیمکروی قرار گرفتند. سرعت های برخورد کمتر از 140 متر بر ثانیه و در محدوده سرعت حد بالستیک اهداف بودند. نتایج نشان دادند که پارچه آغشته حد بالستیک بیش تری نسبت به پارچه خشک دارد. در آزمایش ها به وضوح مشاهده شد که هر چه درصد جرمی نانوذرات در stf بیش تر باشد شدت پدیده های "بیرون آمدن نخ ها" و "عبور گوه ای" پرتابه کمتر می شود و در نتیجه نخ ها به شکل موثرتری تحت بار قرار می گیرند. همچنین آزمایش ها نشان دادند که انرژی بالستیک ویژه اهداف آغشته به %35 stf از نمونه های دیگر بیش تر است. در انتها نتایج آزمون های انجام شده با نتایج مدل ریاضی ارائه شده در این پژوهش مقایسه شد. از مهم ترین دلایل اختلاف بین نتایج، شرایط غیرایده آل مرز در آزمایش ها و کوچک بودن اندازه دهانه هدف است که باعث گردید شرایط مرزی بر رفتار سیستم تاثیر زیادی بگذارد، البته نتایج مدل ارائه شده با نتایج تجربی دیگران هم خوانی خوبی داشته است.