Визначення балістичних характеристик епоксидної композитної кераміки, армованої волокнами рамі, у багатошаровій броньовій системі

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.277914

Ключові слова:

дослідження балістичних характеристик, багатошарова броньова система, SiC, рамі, тильна сигнатура

Анотація

Система багатошарової броні (СББ) активно вивчається в усьому світі на предмет її здатності утримувати фрагменти кераміки після зіткнення. СББ складається з керамічного шару, розміщеного спереду та підтримуваного композитним шаром епоксидної смоли, армованої волокном рамі. У цьому дослідженні використовуються натуральні волокна, що складаються з 50 % волокон рамі, з епоксидною смолою як матрицею та керамікою з карбіду кремнію (SiC) як передньою панеллю. Під час балістичних випробувань у цьому дослідженні використовувалася куля NATO Ball калібру 7,62 × 51 мм із дистанцією стрільби 15 м від панелі кулі. Швидкість кулі визначали за допомогою LIGHT SCREEN типу B471. Мета дослідження полягає в тому, щоб зробити висновок про оптимальну товщину волоконно-епоксидної смоли рамі та структури СББ із SiC-кераміки на основі експериментів, яка може витримати проникнення кулі 7,62 НАТО. Для досягнення цієї мети досягаються такі цілі: вивчити вплив додавання кераміки SiC до композиту рамі на BFS та вивчити вплив додавання кераміки SiC до композиту рамі на режим руйнування. Результати показали, що додавання кількох шарів SiC підвищує стійкість балістичного СББ, що відзначається зниженням значення BFS глини. 5SiC+10R є оптимальною товщиною для опору проникненню куль калібру 7,62 × 51 мм із глиною BFS товщиною 12 мм. Явищами руйнування, виявленими в цьому дослідженні, були осколки снарядів, тріщини матриці, радіальні тріщини, точки удару та фрагменти кераміки. Утворення тріщин матриці з’являється на 5SiC+10R з мінімальною деформацією на тильній стороні. Явище роздроблення кераміки під час пострілу спричиняє пошкодження структури СББ, тому шар композитного волокна рамі стикається прямо з кулею, якщо вона піддається другому пострілу. Броня надвисокої твердості як перший шар на структурі СББ є привабливим варіантом для подальших досліджень.

Спонсор дослідження

  • The authors fully acknowledged Universitas Diponegoro for the approved fund which makes this research can be done effectively.

Біографії авторів

Alaya Fadllu Hadi Mukhammad, Diponegoro University

Student of Doctoral Programe in Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Rusnaldy, Diponegoro University

Doctor of Mechanical Engineering, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering

Rifky Ismail, Diponegoro University

Doctor of Mechanical Engineering, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering

Tri Widodo Besar Riyadi, Universitas Muhammadiyah Surakarta

Doctor of Mechanical Engineering, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Chabera, P., Boczkowska, A., Morka, A., Kędzierski, P., Niezgoda, T., Oziębło, A., Witek, A. (2015). Comparison of numerical and experimental study of armour system based on alumina and silicon carbide ceramics. Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, 63 (2), 363–367. doi: https://doi.org/10.1515/bpasts-2015-0040
  2. Crouch, I. G. (2019). Body armour – New materials, new systems. Defence Technology, 15 (3), 241–253. doi: https://doi.org/10.1016/j.dt.2019.02.002
  3. 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
  4. Louro, L. H. L., Meyers, M. A. (1989). Effect of stress state and microstructural parameters on impact damage of alumina-based ceramics. Journal of Materials Science, 24 (7), 2516–2532. doi: https://doi.org/10.1007/bf01174523
  5. Odesanya, K. O., Ahmad, R., Jawaid, M., Bingol, S., Adebayo, G. O., Wong, Y. H. (2021). Natural Fibre-Reinforced Composite for Ballistic Applications: A Review. Journal of Polymers and the Environment, 29 (12), 3795–3812. doi: https://doi.org/10.1007/s10924-021-02169-4
  6. 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
  7. 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
  8. Marsyahyo, E., Jamasri, Heru Santoso Budi Rochardjo, Soekrisno (2009). Preliminary Investigation on Bulletproof Panels Made from Ramie Fiber Reinforced Composites for NIJ Level II, IIA, and IV. Journal of Industrial Textiles, 39 (1), 13–26. doi: https://doi.org/10.1177/1528083708098913
  9. Mukhammad, A. F. H., Murni, Mujiyono, Nurhadiyanto, D., Hassan, S. A., Riyadi, T. W. B. (2020). Preliminary study of fragment simulating projectile on epoxy-ramie composite. Journal of Physics: Conference Series, 1446 (1), 012001. doi: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1446/1/012001
  10. Neves Monteiro, S., Salgado de Assis, F., Ferreira, C., Tonini Simonassi, N., Pondé Weber, R., Souza Oliveira, M. et al. (2018). Fique Fabric: A Promising Reinforcement for Polymer Composites. Polymers, 10 (3), 246. doi: https://doi.org/10.3390/polym10030246
  11. Assis, F. S. de, Pereira, A. C., Filho, F. da C. G., Lima, É. P., Monteiro, S. N., Weber, R. P. (2018). Performance of jute non-woven mat reinforced polyester matrix composite in multilayered armor. Journal of Materials Research and Technology, 7 (4), 535–540. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2018.05.026
  12. Braga, F. de O., Bolzan, L. T., Luz, F. S. da, Lopes, P. H. L. M., Lima Jr., É. P., Monteiro, S. N. (2017). High energy ballistic and fracture comparison between multilayered armor systems using non-woven curaua fabric composites and aramid laminates. Journal of Materials Research and Technology, 6 (4), 417–422. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2017.08.001
  13. Nascimento, L. F. C., Louro, L. H. L., Monteiro, S. N., Lima, É. P., da Luz, F. S. (2017). Mallow Fiber-Reinforced Epoxy Composites in Multilayered Armor for Personal Ballistic Protection. JOM, 69 (10), 2052–2056. doi: https://doi.org/10.1007/s11837-017-2495-3
  14. Neves Monteiro, S., de Oliveira Braga, F., Pereira Lima, E., Henrique Leme Louro, L., Wieslaw Drelich, J. (2016). Promising curaua fiber-reinforced polyester composite for high-impact ballistic multilayered armor. Polymer Engineering & Science, 57 (9), 947–954. doi: https://doi.org/10.1002/pen.24471
  15. Hu, D., Zhang, Y., Shen, Z., Cai, Q. (2017). Investigation on the ballistic behavior of mosaic SiC/UHMWPE composite armor systems. Ceramics International, 43 (13), 10368–10376. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.05.071
  16. Product categories: SiC ceramics. Sancera. Available at: https://www.china-sancera.com/?products_9/
  17. 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
  18. 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
  19. Gupta, J. K. (2018). Salient features of Indian Standard on Bullet resistant jackets (IS 17051:2018). Available at: https://ficci.in/events/24084/ISP/BRJ.pdf
  20. Mukasey, M. B., Sedgwick, J. L., Hagy, D. W. (2008). Ballistic Resistance of Body Armor. NIJ Standard-0101.06. Available at: https://www.ojp.gov/pdffiles1/nij/223054.pdf
  21. 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
  22. 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, 170–177. doi: https://doi.org/10.1590/1516-1439.358914
  23. Mujiyono, M., Nurhadiyanto, D., Mukhammad, A. F. H., Riyadi, T. W. B., Wahyudi, K., Kholis, N. et al. (2023). Damage formations of ramie fiber composites multilayer armour system under high-velocity impacts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (12 (121)), 16–25. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.273788
  24. Bekci, M. L., Canpolat, B. H., Usta, E., Güler, M. S., Cora, Ö. N. (2021). Ballistic performances of Ramor 500 and Ramor 550 armor steels at mono and bilayered plate configurations. Engineering Science and Technology, an International Journal, 24 (4), 990–995. doi: https://doi.org/10.1016/j.jestch.2021.01.001
  25. 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, 399–403. doi: https://doi.org/10.1590/1980-5373-mr-2016-0927
Визначення балістичних характеристик епоксидної композитної кераміки, армованої волокнами рамі, у багатошаровій броньовій системі

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-04-29

Як цитувати

Mukhammad, A. F. H., Rusnaldy, Ismail, R., & Riyadi, T. W. B. (2023). Визначення балістичних характеристик епоксидної композитної кераміки, армованої волокнами рамі, у багатошаровій броньовій системі. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(12 (122), 55–63. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.277914

Номер

Том 2 № 12 (122) (2023): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Alaya Fadllu Hadi Mukhammad, Rusnaldy, Rifky Ismail, Tri Widodo Besar Riyadi

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.