Утворення пошкоджень багатошарової броневої системи композитів з волокна рамі при високошвидкісному ударі

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.273788

Ключові слова:

багатошарова броньова система, карбід вольфраму, волокно рамі, тильна сигнатура

Анотація

Система багатошарової броні (СББ) стає найкращим вибором для посилення захисту для військових офіцерів від атаки кулями, які мають високу швидкість до 7,62×51 мм із свинцевого сердечника НАТО (рівень III NIJ) або AP 7,62×51 мм із твердої сталі сердечника (рівень IV стандарт NIJ). Це дослідження мало на меті проаналізувати утворення пошкоджень кераміки з карбіду вольфраму (WC) і композитів з волокна рамі. У передній частині СББS використовується кераміка WC і покрита заднім шаром композитних матеріалів із волокна рамі з армуючим матеріалом із епоксидної смоли як матриці. У цьому дослідженні було проведено балістичне випробування з використанням довгоствольної рушниці для визначення стійкості СББ від удару кулі. Швидкомір під час балістичних випробувань використовує світловий екран типу датчика швидкості B 471, а глиняний свідок використовується для вимірювання сигнатури задньої поверхні (СЗП). Результати показують, що кулі зі свинцевим сердечником 7,62 і твердим сталевим сердечником не змогли пробити 3-шаровий керамічний СББ у передній частині. Результати відзначені відносно низьким значенням СЗП 1,45 і 1,17 мм, так що енергія в MAS з 3 шарами кераміки поглинається ефективно, але з явищем руйнування кераміки. Розрив кераміки необхідно подолати шляхом склеювання кількох шарів рамі, щоб СББ можна було використовувати на наступному етапі. СББ з 1 і 2 керамічними шарами не можуть витримувати кулі рівня III і рівня IV стандарту NIJ. З цих результатів відомо, що межа СББ може витримувати стандарт III і IV рівня кулі NIJ, а саме СББ з 3 шарами кераміки. Утворення пошкоджень кераміки було розривом керамічного руйнування. Таким чином, необхідно розробити керамічне сполучне, розмістивши кілька волокон рамі перед керамікою.

Спонсор дослідження

  • The authors are grateful for the financial support by the Directorate of Research and Community Service, Deputy for Strengthening Research and Development, Ministry of Research, Technology/National Research and Innovation Agency of the Republic of Indonesia, and Konsorsium Ramie Indonesia (KORI). The authors would also like to express their utmost gratitude to the Research and Development Department of the Indonesian Army for their supports and contributions that ensure this study proceeded smoothly.

Біографії авторів

Mujiyono, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctor of Mechanical Engineering, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering Education

Didik Nurhadiyanto, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctor of Mechanical Engineering, Professor

Department of Mechanical Engineering Education

Alaya Fadllu Hadi Mukhammad, Diponegoro University

Lecture of Mechanical Engineering, Associate Professor

Department of Industrial Technology

Vocational School

Tri Widodo Besar Riyadi, Universitas Muhammadiyah Surakarta

Doctor of Mechanical Engineering, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering

Kristanto Wahyudi, Balai Besar Keramik

Researcher

Nur Kholis, Wahid Hasyim University

Lecture of Mechanical Engineering, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering

Asri Peni Wulandari, Padjadjaran University

Doctor, Associate Professor

Department of Biology

Shukur bin Abu Hassan, Universiti Teknologi Malaysia

Doctor of Philosophy in Mechanical Engineering (Composite Structures), Associate Professor

Centre for Advanced Composite Materials (CACM)

Посилання

  1. Nurhadiyanto, D., Mujiyono, Mukhammad, A. F. H., Setyoko, M. B., bin Yahya, M. Y., Riyadi, T. W. B. (2021). Drop test resistance on ramie fiber bulletproof panels based on harvest time and fiber treatment of ramie. Composites: Mechanics, Computations, Applications: An International Journal, 12 (1), 1–16. doi: https://doi.org/10.1615/compmechcomputapplintj.2020035788
  2. Grujicic, M., Pandurangan, B., d’Entremont, B. (2012). The role of adhesive in the ballistic/structural performance of ceramic/polymer–matrix composite hybrid armor. Materials & Design, 41, 380–393. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.05.023
  3. Serjouei, A., Chi, R., Zhang, Z., Sridhar, I. (2015). Experimental validation of BLV model on bi-layer ceramic-metal armor. International Journal of Impact Engineering, 77, 30–41. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2014.11.001
  4. Akella, K., Naik, N. K. (2015). Composite Armour – A Review. Journal of the Indian Institute of Science, 95 (3), 297–312. Available at: http://journal.library.iisc.ernet.in/index.php/iisc/article/view/4574/4871
  5. Medvedovski, E. (2010). Ballistic performance of armour ceramics: Influence of design and structure. Part 1. Ceramics International, 36 (7), 2103–2115. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2010.05.021
  6. Tasdemirci, A., Tunusoglu, G., Güden, M. (2012). The effect of the interlayer on the ballistic performance of ceramic/composite armors: Experimental and numerical study. International Journal of Impact Engineering, 44, 1–9. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2011.12.005
  7. Tabiei, A., Nilakantan, G. (2008). Ballistic Impact of Dry Woven Fabric Composites: A Review. Applied Mechanics Reviews, 61 (1). doi: https://doi.org/10.1115/1.2821711
  8. Cheeseman, B. A., Bogetti, T. A. (2003). Ballistic impact into fabric and compliant composite laminates. Composite Structures, 61 (1-2), 161–173. doi: https://doi.org/10.1016/s0263-8223(03)00029-1
  9. Kumar, S., Malek, A., Babu, R., Mathur, S. (2021). Ballistic Efficiency of Multilayered Armor System Reinforced with Jute-Kevlar Epoxy Composite against High-Energy Steel Core Projectile. Journal of Materials Engineering and Performance, 30 (11), 8447–8464. doi: https://doi.org/10.1007/s11665-021-06057-9
  10. Cruz, R. B. da, Lima Junior, E. P., Monteiro, S. N., Louro, L. H. L. (2015). Giant Bamboo Fiber Reinforced Epoxy Composite in Multilayered Ballistic Armor. Materials Research, 18 (suppl 2), 70–75. doi: https://doi.org/10.1590/1516-1439.347514
  11. Luz, F. S. da, Lima Junior, E. P., Louro, L. H. L., Monteiro, S. N. (2015). Ballistic Test of Multilayered Armor with Intermediate Epoxy Composite Reinforced with Jute Fabric. Materials Research, 18 (suppl 2), 170–177. doi: https://doi.org/10.1590/1516-1439.358914
  12. Braga, F. de O., Bolzan, L. T., Ramos, F. J. H. T. V., Monteiro, S. N., Lima Jr., É. P., Silva, L. C. da. (2018). Ballistic Efficiency of Multilayered Armor Systems with Sisal Fiber Polyester Composites. Materials Research, 20 (suppl 2), 767–774. doi: https://doi.org/10.1590/1980-5373-mr-2017-1002
  13. Braga, F. de O., Bolzan, L. T., Lima Jr., É. P., Monteiro, S. N. (2017). Performance of natural curaua fiber-reinforced polyester composites under 7.62 mm bullet impact as a stand-alone ballistic armor. Journal of Materials Research and Technology, 6 (4), 323–328. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2017.08.003
  14. Monteiro, S., Pereira, A., Ferreira, C., Pereira Júnior, É., Weber, R., Assis, F. (2018). Performance of Plain Woven Jute Fabric-Reinforced Polyester Matrix Composite in Multilayered Ballistic System. Polymers, 10 (3), 230. doi: https://doi.org/10.3390/polym10030230
  15. Wambua, P., Vangrimde, B., Lomov, S., Verpoest, I. (2007). The response of natural fibre composites to ballistic impact by fragment simulating projectiles. Composite Structures, 77 (2), 232–240. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2005.07.006
  16. Kumar, A. P., Singh, R. P., Sarwade, B. D. (2005). Degradability of composites, prepared from ethylene–propylene copolymer and jute fiber under accelerated aging and biotic environments. Materials Chemistry and Physics, 92 (2-3), 458–469. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2005.01.027
  17. Soykeabkaew, N., Supaphol, P., Rujiravanit, R. (2004). Preparation and characterization of jute- and flax-reinforced starch-based composite foams. Carbohydrate Polymers, 58 (1), 53–63. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2004.06.037
  18. Mohammed, L., Ansari, M. N. M., Pua, G., Jawaid, M., Islam, M. S. (2015). A Review on Natural Fiber Reinforced Polymer Composite and Its Applications. International Journal of Polymer Science, 2015, 1–15. doi: https://doi.org/10.1155/2015/243947
  19. Monteiro, S. N., Milanezi, T. L., Louro, L. H. L., Lima, É. P., Braga, F. O., Gomes, A. V., Drelich, J. W. (2016). Novel ballistic ramie fabric composite competing with Kevlar™ fabric in multilayered armor. Materials & Design, 96, 263–269. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.02.024
  20. Rajole, S., Ravishankar, K. S., Kulkarni, S. M. (2020). Performance study of jute-epoxy composites/sandwiches under normal ballistic impact. Defence Technology, 16 (4), 947–955. doi: https://doi.org/10.1016/j.dt.2019.11.011
  21. Mohanty, A. K., Khan, M. A., Hinrichsen, G. (2000). Influence of chemical surface modification on the properties of biodegradable jute fabrics – polyester amide composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 31 (2), 143–150. doi: https://doi.org/10.1016/s1359-835x(99)00057-3
  22. Subhi, K. A., Hussein, E. K., Al-Hamadani, H. R. D., Sharaf, H. K. (2022). Investigation of the mechanical performance of the composite prosthetic keel based on the static load: a computational analysis. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (7 (117)), 22–30. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.256943
  23. Kumar, S., Akella, K., Joshi, M., Tewari, A., Naik, N. K. (2020). Performance of Ceramic-Composite Armors under Ballistic Impact Loading. Journal of Materials Engineering and Performance, 29 (9), 5625–5637. doi: https://doi.org/10.1007/s11665-020-05041-z
  24. Mujiyono, Nurhadiyanto, D., Mukhammad, A. F. H. (2017). Ramie Fiber Reinforced Epoxy (RFRE) Composite for Bulletproof Panels. J. Fundam. Appl. Sci., 9 (7S), 228–240. Available at: https://www.ajol.info/index.php/jfas/article/view/168564
  25. Shakil, U. A., Abu Hassan, S. B., Yahya, M. Y., Mujiyono, Nurhadiyanto, D. (2021). A review of properties and fabrication techniques of fiber reinforced polymer nanocomposites subjected to simulated accidental ballistic impact. Thin-Walled Structures, 158, 107150. doi: https://doi.org/10.1016/j.tws.2020.107150
  26. Pangestu, T. P., Ahmad, W. A., Bawono, A. S., Aqifd, M. (2020). The performance of stability test using Bantak aggregate and AC50/70 as polymer on Marshall characteristic. Journal of Engineering and Applied Technology, 1 (2), 97–109. doi: https://doi.org/10.21831/jeatech.v1i2.39232
  27. Mukasey, M. B., Sedgwick, J. L., Hagy, D. W. (2008). Ballistic Resistance of Body Armor. NIJ Standard-0101.06. Available at: https://www.nist.gov/system/files/documents/oles/ballistic.pdf
  28. Flores-Johnson, E. A., Saleh, M., Edwards, L. (2011). Ballistic performance of multi-layered metallic plates impacted by a 7.62-mm APM2 projectile. International Journal of Impact Engineering, 38 (12), 1022–1032. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2011.08.005
  29. Salient features of Indian Standard on Bullet resistant jackets (IS 17051:2018). Available at: https://ficci.in/events/24084/ISP/BRJ.pdf
  30. Nascimento, L. F. C., Louro, L. H. L., Monteiro, S. N., Gomes, A. V., Marçal, R. L. S. B., Lima Júnior, É. P., Margem, J. I. (2017). Ballistic Performance of Mallow and Jute Natural Fabrics Reinforced Epoxy Composites in Multilayered Armor. Materials Research, 20 (suppl 2), 399–403. doi: https://doi.org/10.1590/1980-5373-mr-2016-0927
  31. Garcia Filho, F. D. C., Oliveira, M. S., Pereira, A. C., Nascimento, L. F. C., Ricardo Gomes Matheus, J., Monteiro, S. N. (2020). Ballistic behavior of epoxy matrix composites reinforced with piassava fiber against high energy ammunition. Journal of Materials Research and Technology, 9 (2), 1734–1741. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.12.004
  32. Hu, D., Wang, J., Yin, L., Chen, Z., Yi, R., Lu, C. (2017). Experimental study on the penetration effect of ceramics composite projectile on ceramic / A3 steel compound targets. Defence Technology, 13 (4), 281–287. doi: https://doi.org/10.1016/j.dt.2017.05.011
  33. Monteiro, S. N., Lima, É. P., Louro, L. H. L., da Silva, L. C., Drelich, J. W. (2014). Unlocking Function of Aramid Fibers in Multilayered Ballistic Armor. Metallurgical and Materials Transactions A, 46 (1), 37–40. doi: https://doi.org/10.1007/s11661-014-2678-2
Утворення пошкоджень багатошарової броневої системи композитів з волокна рамі при високошвидкісному ударі

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-02-24

Як цитувати

Mujiyono, Nurhadiyanto, D., Mukhammad, A. F. H., Riyadi, T. W. B., Wahyudi, K., Kholis, N., Wulandari, A. P., & Hassan, S. bin A. (2023). Утворення пошкоджень багатошарової броневої системи композитів з волокна рамі при високошвидкісному ударі . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(12 (121), 16–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.273788

Номер

Том 1 № 12 (121) (2023): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Mujiyono, Didik Nurhadiyanto, Alaya Fadllu Hadi Mukhammad, Tri Widodo Besar Riyadi, Kristanto Wahyudi, Nur Kholis, Asri Peni Wulandari, Shukur bin Abu Hassan

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.