Экспериментальное исследование стохастичности пробития стеклопластика вблизи баллистического предела

Сведения об авторах
  • Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Российская Федерация
  • Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Российская Федерация
  • Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина, Снежинск, Российская Федерация
  • Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина, Снежинск, Российская Федерация
  • Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики имени академика Е.И. Забабахина, Снежинск, Российская Федерация
  • Южно-Уральский государственный университет, Челябинск, Российская Федерация

Аннотация

Целью данной работы было экспериментальное исследование особенностей взаимо- действия стального сферического ударника с образцами стеклопластика СТЭФ толщиной 4, 6 и 7,3 мм при скоростях вблизи соответствующих баллистических пределов. Экспери- ментальное исследование было проведено в два этапа. На первом этапе по результатам первой серии ударных испытаний с использованием аппроксимации Ламберта – Джонаса были построены баллистические кривые и получены оценки V50, предельных скоростей пробития и непробития. На втором этапе для каждой толщины стеклопластика была про- ведена вторая серия испытаний, когда начальную скорость ударника подбирали таким образом, чтобы она попадала в область неоднозначных результатов с целью получения кривых частости пробития. По результатам более чем 300 испытаний было установлено, что кривые частости пробития для образцов стеклопластика толщиной 6 и 7,3 мм могут быть получены с привлечением нормального закона распределения. Также было установ- лено, что отношение ширины области неоднозначных результатов к соответствующей оценке V50 для образцов двух толщин составило около 4 %, что значительно ниже разброса прочностных характеристик образцов СТЭФ, полученных при квазистатических испытаниях.

Ключевые слова

полимерный композитный материалстеклопластиквысокоскоростной ударбаллистический пределстохастичностьобласть неоднозначных результатовкривая частости пробития

Литература

  1. 1.Bouvet C., Rivallant, S. Damage tolerance of composite structures under low-velocity impact. In: Dynamic Deformation, Damage and Fracture in Composite Materials and Structures, Silberschmidt V.V. (Eds). Woodhead Publishing, Elsevier, Cambridge, 2016, pp. 7-33. DOI: 10.1016/b978-0-08-100080-9.00002-6 Scholar
  2. 2.Verma A.S., Yan J., Hu W., Jiang Z., Shi W., Teuwen, J. J. E. A review of impact loads on composite wind turbine blades: Impact threats and classification. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2023, Vol. 178, 113261. DOI: 10.1016/j.rser.2023.113261 Scholar
  3. 3.Sutherland L. S. A review of impact testing on marine composite materials: Part I - Marine impacts on marine composites. Composite Structures, 2018, Vol. 188, pp. 197-208. DOI: 10.1016/j.compstruct.2017.12.073 Scholar
  4. 4.Mraih H., Hashemi J., Kalfat R., Al-Mahaiadi R., Lu G. Comparative Assessment of FRP Composite Materials in Structural Applications under Low-Velocity Impact Loads: A Review. Procedia Structural Integrity, 2024, Vol. 64, pp. 1402-1410. DOI: 10.1016/j.prost.2024.09.380 Scholar
  5. 5.Kurteyev V.A., Burdyugov S.I., Inozemtsev A.A., Lomaev V.I., Mozerov B.G., Sokolovskiy M.I., Shatrov, V.B. Strength computational and experimental analysis of turbojet fan case under the impact of a torn blade. PNRPU Mechanics Bulletin, 2017, No. 1, pp. 85-103. DOI: 10.15593/perm.mech/2017.1.06 Scholar
  6. 6.Yu G., Li X., Huang W. Performance and Damage Study of Composite Rotor Blades under Impact. Polymers, 2024, Vol. 16, 623. DOI: 10.3390/polym16050623 Scholar
  7. 7.Tsirogiannis E.Ch., Daskalakis E., Vogiatzis C., Psarommatis F., Bartolo P. Advanced composite armor protection systems for military vehicles: Design methodology, ballistic testing, and comparison. Composites Science and Technology, 2024, Vol. 251, 110486. DOI: 10.1016/j.compscitech.2024.110486 Scholar
  8. 8.Wang K., Taheri F. A comparative investigation into the high-velocity impact (HVI) and compression after impact (CAI) responses of a novel 3d hybrid composite and carbon and glass fiber-reinforced composites. Composites Part B: Engineering, 2025, Vol. 292, 112075. DOI: 10.1016/j.compositesb.2024.112075 Scholar
  9. 9.Phadnis V.A., Roy A., Silberschmidt V.V. Dynamic damage in FRPs: From low to high velocity. In: Dynamic Deformation, Damage and Fracture in Composite Materials and Structures (Second Edition), Silberschmidt V.V. (Eds). Woodhead Publishing, Elsevier, Cambridge, 2023, pp. 165-193. DOI: 10.1016/B978-0-12-823979-7.00008-9 Scholar
  10. 10.Li N., Du J., Lee H.M., Liu W., Zheng Y., Lee H.P. Damage characterization and modelling of FRP laminated composites subjected to external edge-on impact. Composites Part B, 2024, Vol. 287, 111879. DOI: 10.1016/j.compositesb.2024.111879 Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 2, 2025)
Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
30.06.2025
В выпуске
30.06.2025
Выпуск
№ 2 (2025)
Поделиться