Einführung

Wie bei fast allen technischen Konstruktionen werden Kugeln auf ihre Wirksamkeit und Durchschlagskraft getestet, während Panzerungen auf ihre Wirksamkeit beim Abhalten dieser Durchschlagskraft geprüft werden.

Während der Entwurfsphase durchlaufen sie zahlreiche Veränderungen, was Tests und Analysen kostspielig macht. Die Ergebnisse von Computersimulationen von Kollisionen werden immer besser, sodass es für die Industrie immer interessanter wird, Computeranalysen zur Vorhersage des Verhaltens von Materialien einzusetzen.

Eine dieser Methoden ist SPH (Smooth Particle Hydrodynamics). Diese Methode verwendet eine partikelbasierte, netzfreie Materialbeschreibung, die eine hohe Verformung und Fragmentierung ermöglicht.

Problemdefinition

Um eine bessere Panzerung zu entwickeln, müssen ballistische Labortests durchgeführt werden, um die Ergebnisse des Aufpralls zu verstehen. Um diesen Prozess zu verbessern, wurden Studien mit verschiedenen Arten von Software durchgeführt, um den Aufprall von Kugeln auf Stahl, Kevlar® und Keramik zu simulieren. Femto Engineering hat eine Studie gestartet, in der die SPH-Methode zur Berechnung von Aufprallen verwendet wird, um die Vor- und Nachteile dieser Methode zu untersuchen.

Ansatz

Zunächst mussten die richtigen Referenzen gefunden werden, um die Studie zu skizzieren. Die Eingaben basierten auf numerischen Simulationen und Experimenten von Dale S. Preece und Vanessa S. Berg. Bei diesen Experimenten wurde eine 338 Winchester Magnum A-Frame-Jagdpatrone verwendet. Die ersten Tests wurden mit der Patrone durchgeführt, die aus einem Ruger M70-Repetiergewehr auf blankes Stahl abgefeuert wurde. Bei der zweiten Testreihe wurde eine Kevlar®-Platte zwischen Stahl und Gewehr platziert. Die Geschossgeschwindigkeit wurde bei jedem Schuss chronographisch erfasst.

Femto führte numerische Simulationen mit der SPH-Methode (Smooth Particle Hydrodynamics) durch, einer Elementmethode, die Partikel zur Simulation von Materialien verwendet. Im Vergleich zu früheren Studien, die mit Altair-Software durchgeführt wurden, konnte eine gute Korrelation zwischen den numerischen Ergebnissen und dem Experiment hergestellt werden.

Fazit

Der Einsatz von SPH ist ein wichtiger Schritt vorwärts bei der Unterstützung des Prozesses der Vorhersage des Materialverhaltens. Weitere Untersuchungen und Validierungen sind erforderlich, um genauere Simulationen zu erstellen.