Numerical Study of Shape and Density Effect on Semi-Infinite Metallic Target Under Hypervelocity Impact

射弹 超高速 椭球体 撞击坑 材料科学 碳化硼 射程 穿透深度 渗透(战争) 机械 物理 复合材料 冶金 数学 热力学 光学 运筹学 天文
作者
Kailash Kumar,M.A. Iqbal,Pramod Gupta
出处
期刊:International Journal of Structural Stability and Dynamics [World Scientific]
标识
DOI:10.1142/s0219455424400108
摘要

Numerical investigations are conducted to examine the penetration depth of ellipsoid-shaped projectiles into semi-infinite aluminum targets under conditions of hypervelocity impact. These results are then compared against empirical equations developed by various researchers for spherical projectiles. The semi-infinite aluminum target, sized at [Formula: see text][Formula: see text]mm, is composed of Al7075-T651. The projectiles are fashioned from Al-7075-T651, steel, and boron carbide. The projectile’s shape factor was determined using the L/d ratio, specifically for the symmetrical ellipsoidal shape. Employing Ansys Autodyn, a 3-dimensional finite element model (FEM) is created and calibrated using existing experimental findings from the literature. The validation utilized the Johnson–Cook (JC) and Johnson–Holmquist (JH-2) material models for both the targets and projectiles. These validated models are subsequently employed to analyze how the ellipsoid projectile’s shape and density influenced their interaction with the semi-infinite targets. Furthermore, the investigation also encompassed an analysis of the resulting crater shapes generated by the hypervelocity impact of both metallic and nonmetallic projectiles. It is observed that for a definite SF, max[Formula: see text] depth of penetration is observed due to steel project as compared to boron carbide and aluminum projectile. Both the diameter of the crater and the height of the bulge ([Formula: see text] are directly proportional to the impact velocity and density of projectiles, and inversely proportional to SF. However, for a particular material and impact velocity of the projectile, in the case of [Formula: see text], there are no clear-cut observations displayed it seems like a mixed variation.
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