대한기계학회논문집A (Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A)

  • 제40권3호
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  • Pages.297-304
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  • 2016
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  • 1226-4873(pISSN)
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  • 2288-5226(eISSN)
대한기계학회 (The Korean Society of Mechanical Engineers)
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세라믹 타일이 삽입된 금속 블록의 최적 방호구조 연구

Evaluation of Ballistic Performance of Ceramic-Tile-Inserted Metal Block

  • 이승환 (세종대학교 기계공학과) ;
  • 이민형 (세종대학교 기계항공우주공학부)
  • Lee, Seunghwan (Dept. of Mechanical Engineering, Sejong Univ.) ;
  • Lee, Minhyung (School of Mechanical and Aerospace Engineering, Sejong Univ.)
  • 투고 : 2015.08.31
  • 심사 : 2016.01.11
  • 발행 : 2016.03.01
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초록

세라믹(AD-90 alumina, $B_4C$) 타일이 삽입된 금속 블록(4340-steel)에 텅스텐 합금(tungsten alloy)의 긴 운동에너지탄을 수직 고속 충돌시키는 수치해석을 수행하였다. 본 연구를 수행하기에 앞서 두 가지의 반무한판 충돌 모델의 침투 깊이에 대해서 검증을 하였다. 세라믹 재료는 JH-2 (Johnson-Holmquist) 모델을 적용하였고 계산된 침투 깊이를 실험값과 비교하여 만족할만한 결과를 얻었다. 앞서 언급한 판에 대해서 세라믹 타일의 세 가지 두께별로 금속판에 삽입된 위치를 다르게 하여 충돌 시뮬레이션을 수행하였다. 긴 관통자의 잔류속도, 잔류질량 그리고 잔류운동에너지를 얻어 세라믹 타일의 위치가 구조물의 방호 성능에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 그리고 단순 금속 블록 대비 세라믹 타일을 사용하는 경우의 질량 효율이 어떻게 되는지 확인해보았다. 마지막으로 이들을 토대로 질량효율 관점에서 최적 방호구조에 대한 평가를 수행하였다.

A numerical simulation has been performed for the penetration of a long-rod penetrator into a metal block (ceramic-tile-inserted 4340-steel plate). The impact velocity is 1.5km/s at a normal incidence angle. The first two validations are conducted for a semi-infinite block measuring the depth of penetration (DOP). The material model of ceramic is the JH-2 (Johnson-Holmquist) model. The predicted DOP values are in close agreement with the experimental data. Then, the primary simulation is performed by varying the position of the confined ceramic tile for three types of thickness of ceramic tile. The residual velocity, residual mass and residual kinetic energy of the long-rod are obtained from the simulation. Based on these predicted values, the trend of the ballistic performance of the protective structure is estimated. In addition, the mass efficiency is calculated in order to determine the performance of the ceramic-tile-inserted metal block. Finally, the optimum protective structure is identified.

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참고문헌

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