การวิเคราะห์พารามิเตอร์ที่มีผลกระทบต่อความสามารถในการต้านทานของการเจาะทะลุของกระสุนบนแผ่นเกราะเซรามิกส์ร่วมกับแผ่นเกราะโลหะด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์

Analysis of parameters affecting bullet penetration resistance on ceramic armor plates in combination with metal armor plates using finite element methodology

Name: ธนากร บุญหรั่ง

keyword: ไฟไนต์เอลิเมนต์

ThaSH: กระสุน

Classification :.DDC: 683.406

; การทดสอบ

ThaSH: การวิเคราะห์

; ความเครียดและความเค้น

ThaSH: โลหะ

ThaSH: วัสดุเซรามิก

Abstract: งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์พารามิเตอร์ที่มีผลกระทบต่อความสามารถในการต้านทานการเจาะทะลุของกระสุนลงบนแผ่นเกราะกันกระสุน และวิเคราะห์รูปแบบความเสียหายของแผ่นเกราะเซรามิกส์ร่วมกับแผ่นเกราะโลหะตามมาตรฐาน NIJ ระดับ 3 ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ แผ่นเกราะสองแผ่นทำด้วยวัสดุสองชนิดได้รับการออกแบบและวิเคราะห์ กำหนดให้แผ่นแรกหรือแผ่นด้านหน้าที่กระสุนวิ่งเข้าปะทะทำด้วยวัสดุอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์ร้อยละ 95 และแผ่นที่สองคือวัสดุอลูมิเนียม 7075 T6 ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ถูกนำมาใช้เป็นเครื่องมือในการวิเคราะห์ด้วยโปรแกรม ANSYS Explicit/Dynamic โดยมีตัวแปรที่สำคัญคือความหนาของแผ่นเกราะ 6, 8 และ 10 มิลลิเมตร เนื่องจากวัสดุอลูมินาร้อยละ 95 ถูกจัดประเภทเป็นวัสดุแข็งและเปราะ ดังนั้นในกระบวนการวิเคราะห์จึงเลือกใช้ทฤษฎีความเสียหายของ Johnson-Holmquist (JH-2) สำหรับกระสุนทำมาจากทังสเตนคาร์ไบด์ที่มีขนาด 7.62x51 มิลลิเมตร ถูกนำมาใช้ในการจำลองด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ภายใต้รูปแบบความเสียหายของ Johnson-Holmquist Failure Model สำหรับวัสดุอลูมิเนียม 7075 T6 ถูกกำหนดให้ใช้แบบจำลองความเสียหาย Steinberg-Guinan StrengthModel และการวิเคราะห์ภายใต้สภาวะของการเปลี่ยนรูปขนาดใหญ่ (Large deformation) อัตราความเครียดสูง (High Strain rate) และภายใต้อุณหภูมิสูง (High Temperature) จึงใช้แบบจำลองความเค้น Johnson-Cook เพื่อทำนายผลวิเคราะห์ที่ความเร็วในการยิงกระสุน 850 เมตรต่อวินาทีตามมาตรฐาน NIJ 3 จากการวิเคราะห์พบว่าเกราะไม่สามารถต้านทานการเจาะเกราะของกระสุนได้แต่อาจทำให้ความเร็วของกระสุนลดลงอย่างมาก และเมื่อนำแผ่นเกราะอลูมินาและแผ่นเกราะอลูมิเนียมมาซ้อนทับกันที่ความหนาแผ่นละ 6 มิลลิเมตร พบว่าแผ่นเกราะอลูมินาสามารถทำลายหัวกระสุนได้และแผ่นอลูมิเนียมจะทำหน้าที่ในการดูดซับพลังงานและหยุดการเคลื่อนที่ของกระสุนไม่ให้ผ่านแผ่นเกราะไปได้ อีกทั้งรูปแบบความเสียหายด้วยวีธีการทดลองกับวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มีความสอดคล้องกัน จึงได้โมเดลไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อใช้ในการพัฒนาแผ่นเกราะเซรามิกส์ร่วมกับแผ่นเกราะโลหะต่อไป

Abstract: The purpose of this research was to analyze the parameters affecting the penetration resistance of bullets onto bulletproof armor plates. The finite element method was used to analyze the damage patterns of ceramic and metal armor plates according to the NIJ Level 3 standard. The design and analysis of two armor plates consisted of two distinct materials: the first plate, also known as the front plate which the bullet hit and which was made of 95% pure alumina material; and the second plate composed of 7075 T6 aluminum material. The ANSYS Explicit/Dynamic program adopted the finite element method as an analysis tool. The 6, 8, and 10 mm armor plate thicknesses were the main parameters. The Johnson-Holmquist (JH-2) damage theory was employed in the analysis process since 95% of the alumina material is considered to be hard and brittle. The 7.62x51mm tungsten carbide bullet was used in the finite element method simulation under the damage model of the Johnson-Holmquist Failure Model. For the 7075 T6 aluminum material, a damage model called the Steinberg-Guinan Strength Model was designated for application in the analysis. Under conditions of large deformation, high strain rate, and high temperature, the Johnson-Cook stress model was used to anticipate the analytical results from a bullet firing at a speed of 850 meters per second according to the NIJ 3 standard. Based on the analysis, the armor could not withstand the armor penetration of the bullet, but it might significantly reduce the speed of the shot. Additionally, when the alumina and aluminum armor plates were stacked at a thickness of 6 millimeters each, the alumina plate could destroy the bullet heads; and the aluminum plate served its function of absorbing energy and preventing bullet movement through the armor plate. There was consistency between the damage patterns discovered using the experimental and finite element methods. Therefore, a finite element model was obtained for further development of ceramic armor plates in combination with metal armor plates.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร. สำนักวิทยบริการและเทคโนโลยีสารสนเทศ

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: arit@rmutp.ac.th

Name: ประกอบ ชาติภุกต์

Role: ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์

Email : prakorb.c@rmutp.ac.th

Created: 2565

Modified: 2567-10-25

Issued: 2567-04-03

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: วพ 683.406 ธ231ก

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมเครื่องกล

Grantor: มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	ENG_67_08.pdf	17.55 MB	1	2024-10-25 16:00:58

ใช้เวลา

0.034076 วินาที