Introductie

Zoals met bijna alle technische ontwerpen, worden kogels getest om hun doeltreffendheid en penetratie te bepalen, terwijl bepantsering wordt getest op zijn doeltreffendheid om die penetratie tegen te houden.

Tijdens de ontwerpfasen ondergaan zij vele veranderingen, wat het testen en analyseren kostbaar maakt. De resultaten van botsingssimulaties met behulp van computers worden steeds beter, zodat het voor de industrie steeds interessanter wordt om computeranalyses te gebruiken om het gedrag van materialen te voorspellen.

Een van deze methoden is SPH (Smooth particle hydrodynamics). Deze methode maakt gebruik van een op deeltjes gebaseerde netloze materiaalbeschrijving, die hoge vervorming en fragmentatie mogelijk maakt.

Probleemdefinitie

Om betere bepantsering te ontwikkelen, moeten ballistische laboratoriumtests worden uitgevoerd om de resultaten van de inslag te begrijpen. Om dit proces te verbeteren zijn er studies gemaakt met verschillende soorten software om de inslag van kogels op staal, Kevlar® en keramiek te simuleren. Femto engineering is begonnen met een studie waarbij de SPH-methode wordt gebruikt om inslagberekeningen te maken en de voor- en nadelen van deze methode te onderzoeken.

Benadering

Eerst moest worden gezocht naar de juiste referenties om de studie te schetsen. De input werd gebaseerd op numerieke simulaties en experimenten uitgevoerd door Dale S. Preece en Vanessa S. Berg.  Tijdens deze experimenten werd een 338 Winchester Magnum A-frame jachtkogel gebruikt. De eerste tests werden uitgevoerd met de kogel afgevuurd op blank staal uit een Ruger M70 bolt action geweer. Tijdens de tweede serie proeven werd een Kevlar® plaat tussen het staal en het geweer geplaatst. De kogelsnelheid werd tijdens elk schot chronografisch vastgelegd.

Femto voerde numerieke simulaties uit met de SPH-methode (Smooth Particle Hydrodynamics), een elementenmethode die gebruik maakt van deeltjes om materialen te simuleren. In vergelijking met vroegere studies die met Altair-software werden uitgevoerd, kon een goede correlatie worden gemaakt tussen de numerieke resultaten en het experiment.

Conclusie

Het gebruik van SPH is een goede stap voorwaarts in de ondersteuning van het proces van voorspelling van materiaalgedrag. Verder onderzoek en validatie moeten worden uitgevoerd om meer exacte simulaties te maken.