ИСТИНА

Однослойная или многослойная тканевая пластина при динамическом локальном нагружении как расчетная схема может соответствовать широкому спектру объектов – от корпусных элементов самолётов до средств индивидуального бронирования (СИБ или бронежилетов) различных уровней защиты. Нагружение тканевых пластин происходит инденторами (пулями, осколками), отличающимися формой (острый или притупленный носок), калибром и длиной. При моделировании пробивания тканого композита требуется анализ зависимости запреградной скорости от скорости ударника, угла между вектором скорости ударника и нормалью к поверхности, координат точки удара, силы трения между индентором и материалом. Но особое влияние на результаты моделирования имеют параметры силы трения между волокнами тканевой пластины. Цель данного исследования заключается в разработке расчетных моделей однослойной тканевой пластины и определения коэффициента межволоконного трения для дальнейшего использования этой подмодели в задачах динамического локального нагружения многослойных тканевых пластин с использованием суперкомпьютерных вычислений. Современное поколение тканевых СИБ изготавливается главным образом на основе ткани из арамидного волокна. Арамидные волокна относят к высокомодульным. По сравнению с нитями, используемыми в текстильной промышленности, высокомодульные нити обладают большей жесткостью, значительно прочнее при растяжении и имеют очень малое предельное удлинение. Нити тканевых композитов моделировались ортотропным линейно упругим материалом. В программе LSPrepost были разработаны полномасштабные модели тканого композита полотняного плетения. При моделировании учитывались существенные различия в геометрии волокон утка и основы. С помощью программного комплекса LS-DYNA проведены различные виртуальные эксперименты по вытягиванию нити с целью определения силы страгивания и сравнения ее значений с натурными экспериментами. На основе виртуальных экспериментов исследовано влияние различных параметров, описывающих межволоконное трение, а именно, статического, динамического и экспоненциального коэффициентов трения, а также коэффициента вязкого трения. Показано, что влияние динамического и экспоненциального коэффициентов трения на значение силы страгивания крайне незначительно. В то же время, даже при полном отсутствии трения, сила страгивания не опустится ниже определённой величины, определяемой геометрией полномасштабной модели образца. Сопоставление результатов натурных и виртуальных экспериментов позволило определить коэффициенты трения между волокнами, отвечающие имеющимся экспериментальным данным. Для уточнения работы необходимо провести большее количество натурных экспериментов и увеличить мощность используемой вычислительной техники. Опираясь на уже полученные результаты, можно моделировать эксперименты по пробиванию тканевых пластин различными инденторами для использования их в задачах о пробивании бронежилетов и задаче об отрыве лопатки двигателя самолёта.