Analiza numeryczna procesu perforacji wybranych struktur cienkościennych

Praca dotyczy wielowariantowych analiz numerycznych trzech cienkościennych struktur przestrzennych o topologiach: plastra miodu, prostokątnej i auksetycznej. Analizy właściwe poprzedzono doborem materiału, z którego potencjalnie struktury mogłyby zostać wytworzone. Optymalny materiał wybrano spośród trzech materiałów metalicznych, dla których dostępny był zaawansowany model konstytutywny materiału oraz model zniszczenia. Wykorzystanie właściwego modelu pozwoliło na uwzględnienie wielu zjawisk podczas bardzo złożonego procesu perforacji, co przekłada się na jakość i trafność uzyskanych rezultatów badań numerycznych. Zasadnicze analizy numeryczne prowadzone po etapie doboru materiału skupiały się na analizie wytrzymałości struktur w procesie ich perforacji obiektami w postaci kulki o średnicy 10 mm. Trzy obiekty uderzające w struktury rozmieszczono w taki sposób, aby uwzględnić wpływ miejsca uderzenia na proces perforacji. Na podstawie pomiaru głębokości perforacji kulek oraz analizy obszaru oddziaływania na strukturę wytypowano najbardziej wytrzymałą topologię. W kolejnym etapie przeprowadzono dodatkowe analizy numeryczne, które pozwoliły na określenie efektywności struktury oraz oszacowanie jej granicy balistycznej.

The paper concerns multivariate numerical analyses of three thin-walled three-dimensional structures of honeycomb, rec-tangular and auxetic topologies. The analyses were preceded by the selection of the material from which the structures could potential-ly be made. The most optimal material was selected from three metallic materials for which an advanced constitutive material model and a failure model were available. The use of an appropriate model has allowed a number of phenomena to be taken into account during the very complex perforation process, which translates into the quality and accuracy of the numerical results obtained. The main numerical analyses, carried out after the material selection stage, were focused on the analysis of the strength of the structures in the process of their perforation with objects in the form of a ball with a diameter of 10 mm. The three objects hitting the structures were arranged in such a way as to take into account the influence of the impact location on the perforation process. Based on the measurement of the perforation depth of the balls and the analysis of the area of impact on the structure, the most strength topology was selected. In the next step, additional numerical analyses were carried out to determine the effectiveness of the structure and to estimate its ballistic limit.