Impact action of a projectiles on special protective structures and ways to increase their protective capacity

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33577/2312-4458.25.2021.95-100

Keywords:

engineering structure, mathematical model of a series of impact actions of shells, assessment of protective ability

Abstract

A method for studying the reaction of elastic elements of protective structures to a series of impact actions of shells has been developed. In the work, the elastic elements of the protective structure are modeled by homogeneous beams, and the dynamic action of the shells is simulated by instantaneous point-applied forces. A mathematical model of this dynamic process is constructed, which is a boundary value problem for a hyperbolic equation with an irregular right-hand side. The latter is described using Dirac delta functions. Cases of both fixed and free ends of protective elements are considered. The main ideas of perturbation methods are used for the researches carried out in the work. Analytical dependences for the description of elastic deformations of a protective element which are basic for definition of its strength characteristics are received. They and the graphical dependences built on their basis for specific cases show that the dynamic deformations of the protective element for the fixed ends are greater in the case of the projectile closer to its middle, at the same time for the free ends – closer to the end. With regard to the modernization of protective structures, the dynamic effect on their elements can be reduced by using elastic reinforcement or changing the method of fixing the ends of the protective element: elastic or with a certain angle of inclination of the bearing surfaces. It is proposed to use special plastics, soil layer, flexible wood flooring, etc. as elastic reinforcement. The technique used in the work is the basis for determining the strength characteristics of protective elements, and from so – to check the reliability of the protective structure; study of the dynamics of protective and similar types of structures, taking into account the nonlinear characteristics of the elastic elements of protective structures; study of more complex oscillations of elements of protective structures. In the case of a series of impacts, it is obvious that the amplitude of deflection of the protective element after each impact will increase over time, because the model does not take into account the force of viscoelastic friction. These tasks will be the subject of further research.

References

Альберт И.У., Петров В.А., Скворцова А.Е. Анализ динамической реакции конструктивно-нелинейных механи-ческих систем. Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева. Львов, 2002. Вып. 241. С. 38–59.

Белов Н. Н., Копаница Д. Г., Кумпляк О. Г., Югов Н. Т. Расчет железобетонных конструкций на взрывные и ударные загрузки. Томск: STTT, 2004. 466 с.

Пахолюк О.А., Шимків Т.Ф. Аналіз технічного стану, підсилення та модернізація споруд спеціального призначення. Містобудування та територіальне планування. 2016. Вип. 61. С. 369–373.

Величко Л.Д., Петрученко О.С, Кондрат В.Ф. Динаміка захисної конструкції при ударі кулі або осколка снаряда. Військово-технічний збірник. Львів: НАСВ. 2015, № 13. С. 13–19. DOI: https://doi.org/10.33577/2312-4458.13.2015.13-19

Петрученко О.С., Хитряк О.І. Величко Л.Д. Зменшення ефективної дії кулі, осколка снаряду на об’єкт захисту. Військово-технічний збірник. Львів: НАСВ. 2015, № 12. С. 65–69. DOI: https://doi.org/10.33577/2312-4458.12.2015.65-69

Фролов О.О., Тур С.В. Розрахунок значень тиску на фронті ударної хвилі при руйнуванні гірських порід вибухом. Вісник НТУУ ”КПІ”. Серія ”Гірництво”. Київ, 2009. № 18. С. 43–47.

Peng Liua, Deju Zhua, Yiming Yao, Junwen Wang, Tinh Quo Bui Numerical simulation of ballistic impact behavior of bio-inspired scale-like protection system. Materials & Design. 2016. Vol. 99. Is. 5. pp. 201–210. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.03.040

George L. Blaisdell, Terry D. Melendy, Marin N. Blaisdell Ballistic protection using snow. International Journal of Impact Engineering. 2021. Vol. 155. 103903 https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2021.103903

Weihong Hou, Feng Zhu, Guoxing Lu, Dai-Ning Fang Ballistic impact experiments of metallic sandwich panels with aluminum foam core. International Journal of Impact Engineering. 2010. Vol. 37. Is. 10. pp. 1045–1055. https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2010.03.006

Magnier S.A., Donze F.V. Numerical simulation of impact using a discrete element method. Mechanics of Cohesive-Frictional Materials. 1998. Vol. 3. Is. 3. pp. 257–276. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1484(199807)3:3<257::AID-CFM50>3.0.CO;2-Z

Nair Rajesh P., Lakshmana Rao C. Numerical Simulation of Ballistic Impact on Particulate Composite Target using Discrete Element Method: 1 -D and 2-D Models. International Journal for Computational Methods in Engineering Science and Mechanics. 2014. Vol. 15. Is. 1. pp. 9–16. https://doi.org/10.1080/15502287.2013.833997

Дикань С. Д., Зима О. Є. Безпека в галузі та надзвичайних ситуаціях. Полтава: ТОВ «АСМІ», 2015. 273 с.

Васильченко О.В., Квітковський Ю.В., Миргород О.В., Стельмах О.А. Будівельні конструкції та їх поведінка в умовах надзвичайних ситуацій: Навчальний посібник. Харків : ХНАДУ, 2015. 488 с.

Андрухів А.І., Баранов А.В., Гузик Н.М., Сокіл Б.І., Сокіл М.Б. Про шляхи підвищення захищеності спеціальних споруд від ударних дій. Військово-технічний збірник. Львів: 2021. № 24. С. 52–57. https://doi.org/10.33577/2312-4458.24.2021.52-57

Andrukhiv A., Huzyk N., Soki B., Sokil M., Chahan Yu. Metodology of investigation of the influence of the explosion on the elements of protective structures. Військово-технічний збірник Львів: 2020. № 22. С. 32–37. https://doi.org/10.33577/2312-4458.22.2020.32-37

Andrukhiv A., Sokil B., Sokil M., Huzyk N. The justification of a way for improving the protection of special buildings form shock effect of the projectile. Військово-технічний збірник. Львів, 2019. Вип. 20. С. 69–74. https://doi.org/10.33577/2312-4458.20.2019.69-74

Митропольский Ю.А., Мосеенков Б.И. Асимптотические решения уравнений в частных производных. Київ:Вища школа, 1976. 592 с.

Перестюк М.О., Чернікова О.С. Деякі сучасні аспекти асимптотики теорії диференціальних рівнянь з імпульсною дією. Укр. мат. журн. 2008. Т. 60. C. 81–90.

Published

2021-12-08

How to Cite

Andrukhiv, A., Baranov, A., Huzyk, N., Sokil, B., & Sokil, M. (2021). Impact action of a projectiles on special protective structures and ways to increase their protective capacity. Military Technical Collection, (25), 95–100. https://doi.org/10.33577/2312-4458.25.2021.95-100

Issue

Section

PROTECTION FROM MILITARY EQUIPMENT DETECTION AND DESTRUCTION

Most read articles by the same author(s)