Оценка эффективности индивидуальных средств защиты

Материал с сайта: http://www.cae-services.ru/

Моделировался процесс высокоскоро-стного взаимодействия пуль и осколков с индивидуальными средствами защиты.

Целью моделирования являлось определение предельной скорости сквозного пробития стального шлема СШ-68 и кев-ларового противоосколочного шлема с налобной бронированной противопульной накладкой осколками и пулям различной конструкции и калибра.

Рис. 1. Геометрические модели шлемов

Задача решалась в трехмерной нелиней-ной постановке.

При решении задачи были учтены физическая нелинейность, используемых в конструкциях шлемов, пуль и осколков ма-териалов, геометрическая нелинейность, вызванная большими деформациями и поворотами элементов конструкций, а также нелинейности, вызванные наличием контактирующих пар и разрушением эле-ментов конструкций.

Рис. 2. Конечно-элементная модель шлема и стального сердечника

При создании конечно-элементной мо-дели были использованы оболочечные элементы Беличко-Цая и восьмиузловые объемные элементы с одной точкой интегрирования.

Для описания поведения металлических материалов использовалась модель упругопластического материала с кинема-тическим упрочнением.

Рис. 3. Распределение приведенных напряжений в шлеме и сердечнике

Для описания взаимодействия в зависимости от конструкции шлемов и пуль определялось от одной до четырех контактных пар.

Точность решения задач была повышена за счет использования адаптивных сеток, размеры которых изменялись в зависимости от искажений текущей сетки, происходящих в процессе решения.

Рис. 4. Адаптивная сетка

Рис. 5. Разрушение стального шлема

Моделирование процесса разрушения элементов шлемов, пуль и оскол-ков моделировалось двумя способами:
- путем исключения из рассмотрения конечных элементов, в которых вели-чина пластической деформации превысила заданные значения;
- путем разрыва связей между смежными элементами при достижении средней (по окружающим узел элементам) пластической деформацией предельного значения.

Рис. 6. Графики зависимостей скорости и перемещения стального сердечника от времени