Феноменологическая модель пробивания керамических преград

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2016. № 6

В настоящей статье представлена феноменологическая модель пробивания

керамической преграды, позволяющая объяснить такой характер разрушения

керамики при пробитии и рассчитать угол раствора выбиваемого конуса и кри-

тическую скорость пробития в зависимости от прочностных характеристик кера-

мики и соотношения толщины керамического слоя и диаметра ударника. Важ-

ность этих характеристик обусловлена тем, что в инженерных методиках расчета

противопульной стойкости защитных структур с внешним керамическим слоем

они являются входными параметрами, а при численном моделировании позво-

ляют правильно выбирать прочностные характеристики керамики [1, 2].

Взаимосвязь между прочностными характеристиками керамики и углом

раствора конуса.

Пробивание керамических преград с образованием расширя-

ющейся конической пробоины (рис. 1) существенно отличается от пробивания

металлических преград с образованием цилиндрической пробки, диаметр кото-

рой примерно равен диаметру ударника [1, 2]. По мнению авторов, основной

причиной такого различия является значительно меньшая прочность материала

преграды на растяжение



по сравнению с прочностью на сжатие



сж

Рис. 1.

Разрушение керамической пластины из Al

при воздействии бронебойной

пули Б-32 калибром 7,62 мм на двухслойную керамическую органопластиковую броню

(показана тыльная поверхность пластины)

Для упругохрупких материалов, к которым относится керамика, предел

прочности на растяжение определяется редко. Вместо него обычно измеряется

предел прочности на изгиб



изг

, который, по существу, характеризует способ-

ность материала сопротивляться растяжению. Соответствующие осредненные

данные, взятые из [1–4], приведены в табл. 1.

Согласно этим данным для керамик предел прочности на сжатие превыша-

ет предел прочности на растяжение (или при изгибе) в 10 и более раз. Значи-

тельное различие между прочностью керамики на растяжение и сжатие объяс-

няют наличием микропор и микротрещин как внутри, так и на поверхности об-

разца. При растяжении образца керамики на краях микротрещин возникают