ИСТИНА

Проект посвящен решению важной фундаментальной и прикладной задачи - математическому моделированию процессов пробивания легких многослойных защитных преград на основе тканых композитов из арамидных волокон с металлической основой. Такого рода защитные оболочки широко применяются при разработке современных средств индивидуальной защиты, а также в корпусных деталях ответственных элементов авиационной и космической техники. Особенностью математического моделирования процессов пробивания таких преград является принципиальная невозможность во многих случаях использования полномасштабного (детализированного с точностью до отдельных волокон) представления полноразмерных преград вследствие высокой вычислительной ресурсоемкости. Поэтому, наряду с разработкой полномасштабных моделей, актуальной и практически важной задачей является построение адекватных редуцированных моделей пробивания. В работе предполагается на основе комплексного экспериментально-вычислительного подхода построить адекватные экспериментально обоснованные многоуровневые (полномасштабные и редуцированные) математические модели пробивания многослойных тканых композитов и металло-тканых конструкций. Будут построены и экспериментально обоснованы разноуровневые определяющие соотношения и критерии разрушения для материалов преграды. Для идентификации параметров этих соотношений будет использована система статических и динамических натурных и виртуальных верификационных экспериментов, включающая испытания по методу Кольского с разрезным стержнем Гопкинсона в широком диапазоне скоростей деформаций и температур, а также баллистические ударные тесты. В рамках проекта будет исследовано влияние на эффективность преграды применение связующего (без пропитки, эпоксидная или нанокомпозитная пропитка), а также уточнен механизм абсорбции энергии в композитной преграде при пробивании и идентифицированы параметры закона трения в контактных парах: связующее - ткань, связующее - ударник, ударник - ткань).

Разработаны разномасштабные математические модели процессов пробивания многослойных защитных оболочек на основе арамидных волокон с металлическим несущим слоем. Полномасштабная модель (с детализированной с точностью до волокна геометрией) и редуцированная (значительно менее ресурсоемкая и вычислительно эффективная) были верифицированы по результатам сравнения результатов натурных и виртуальных баллистических тестов. Исследовано влияние на защитные свойства тканой преграды типа плетения в слое, формы ударника, наличие упрочняющих факторов: поперечной прошивки, характерных видов трехмерной прошивки, несущего металлического слоя, а также некоторых перспективных типов вязкого связующего. Полученные результаты будут в дальнейшем использованы при разработки оптимизированных легких преград, обеспечивающих надежную защиту от различных типов ударников. Получены новые результаты в рамках оценки основных диссипативных факторов тканой преграды в процессе ее пробивания. Разработана новая экспериментальная методика исследования межволоконного трения в условиях трансверсального сжатия, изготовлена оснастка и проведены натурные испытания. По результатам проведенных экспериментов были уточнены параметры закона межволоконного трения в процессе пробивания тканых преград на основе арамидных волокон. В рамках проекта продолжена работа по созданию новых и более эффективных редуцированных математических моделей пробивания тканых преград для использования в инженерных расчетах.