Numerical analysis of bullet impact onto aramid layers placed on substrata simulating human body

Przedmiotem artykułu jest wskazanie istotnych aspektów analizy numerycznej uderzenia pocisku w elastyczne warstwy tkaniny aramidowej umieszczone na plastycznym podłożu imitującym ciało człowieka. Przedstawiono przegląd wyników badań kamizelek kuloodpornych na różnych podłożach oraz uzasadniono potrzebę ich stosowania. Wyjaśniono, dlaczego plastelina balistyczna jest podkładem imitującym ciało człowieka obowiązującym w większości światowych norm związanych z badaniem osłon osobistych. Zaprezentowano metody modelowania tkanin oraz wyniki własnych analiz numerycznych. Ze względu na istotny wpływ wzajemnego oddziaływania wiązek włókien (przędz) tworzących przeplot tkaniny na jej deformację, jest ona przedstawiona w symulacjach za pomocą modelu bezpośrednio opisującego jej mezostrukturę. Symulacje przeprowadzono z użyciem, wykorzystującego jawny schemat całkowania równań ruchu, programu ANSYS AUTODYN v.16. Przedstawiono wyniki symulacji uderzenia 9 mm pocisku Parabellum FMJ (Full Metal Jacket) w warstwy tkaniny Twaron® T750 umieszczone na plastelinie balistycznej. Wyniki symulacji porównano z wynikami uzyskanymi podczas badań kuloodporności.Essential aspects of numerical analysis for bullet hitting elastic layers of aramid fabric placed on a plastic substratum imitating the human body are presented in the paper. A review of results for bullet-proof vests tested on various substrata is included in the paper with justification of their use. It is explained why the ballistic plasticine is used as a sub-structure imitating the human body in most standards binding in the world for testing individual protections. Methods for modelling the fabrics with results of own numerical analyses are presented. As mutual reaction of yarns creating the interweaving of the fabric has an essential impact on its deformation then it is represented in simulations by a model that directly describes its mezzo-structure. Simulations were carried out by using an explicit procedure for integration of motion equations in program ANSYS AUTODYN v.16. The results of hitting by 9 mm bullet Parabellum FMJ (Full Metal Jacket) into the layers of Twaron® T750 fabric placed on ballistic plasticine are presented. Results of simulation and bulletproof resistance tests are compared