Determination of inter-yarn friction and its effect on ballistic response of para-aramid woven fabric under low velocity impact

Das, Sanhita; Sivamani, Jagan; Shaw, Amit; Pal, Anjali

doi:10.1016/j.compstruct.2014.09.063

Cited by 89 publications

(76 citation statements)

References 22 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…В литературе имеется несколько подходов по замене нитей в расчетах более простыми объектами: балочными, объемами, оболочками переменной толщины [6,8,21,28,34,42]. В данной работе в рамках пакета LS-DYNA предлагается упрощение геомет-рии нити в виде кусочно-линейного набора плоских элементов (SHELL) с постоянной шириной и толщиной (рис.…”

Section: численное моделированиеunclassified

“…Такие материалы эффективно распределяют кинетическую энергию пули за счет высокой скорости звука в нитях, однако при постепенном торможении пули динами-ческие процессы в нитях затухают и наступает стадия сравнительно медленного фрикци-онного взаимодействия нитей внутри каждого слоя ткани. Таким образом, при проекти-ровании высокоэффективных структур для защиты тела человека (бронежилетов, щитов, касок) важно учитывать не только динамическую, но и фрикционную фазу работы слоев тканей, что обеспечит снижение прогиба тыльной стороны защитной структуры и соот-ветствующее снижение травмирования человека [2][3][4][5][6][7][8]. В наружных слоях бронежилета, контактирующих с высокоскоростной пулей, превалирует динамическая фаза работы тканей, а в тыльных слоях -фрикционная, низкоскоростная.…”

Section: Introductionunclassified

“…Существует несколько чис-ленных подходов (метод конечных элементов), которые учитывают влияние ряда факторов на процесс вытягивания одиночной нити. Ткани моделируют сплошной средой [30,32], а отдельные нити -балочными [8,33], оболочечными [21,31,34] и объемными [6,28,29,35] конечными элементами. Модели сплошной среды не позволяют исследовать вытягива-ние нити из ткани.…”

Section: Introductionunclassified

See 2 more Smart Citations

Aramid Fabric Surface Treatment and Its Impact on the Mechanics of Yarn’s Frictional Interaction

2017

PNRPU MB

View full text Add to dashboard Cite

Игнатова А.В., Долганина Н.Ю., Сапожников С.Б., Шаблей А.А. Поверхностная обработка арамидной ткани и ее влияние на механику фрикционного взаимодействия нитей // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. -2017Механика. - . -№ 4. -С. 121-137. DOI: 10.15593/perm.mech/2017 Ignatova A.V., Dolganina N.Yu., Sapozhnikov S.B., Shabley A.A. Aramid fabric surface treatment and its impact on the mechanics of yarn's frictional interaction. PNRPU Mechanics Bulletin, 2017, no. 4, pp. 121-137. DOI: 10.15593/perm.mech/2017 Арамидные ткани широко применяются в защитных бронеструктурах (броне-жилеты, каски и др.). Наиболее важной задачей при разработке таких структур является уменьшение доли кинетической энергии пули, передаваемой объекту, расположенному за бронепанелью, и выражающейся в снижении величины дина-мического прогиба тыльной стороны бронепанели. Литературные источники связы-вают значительную часть энергии, поглощаемой бронепанелью, с работой сил трения вытягиваемых нитей. В данной работе представлен технологичный способ управления процессом сухого трения между нитями -поверхностная обработка различными составами (суспензия ПВА, канифоль, силиконовая смазка) с незначи-тельным утяжелением ткани.В экспериментальной части статьи представлены результаты квазистатиче-ских испытаний на вытягивание нити из арамидной ткани полотняного переплете-ния P110 с разными типами поверхностной обработки, получены зависимости «на-грузка -перемещение». Для примера поверхностная обработка тканей ПВА с утя-желением до 6% позволяет увеличить фрикционное взаимодействие между нитями в четыре раза. Упругие и прочностные характеристики арамидных нитей были оп-ределены при квазистатическом нагружении. Коэффициент трения между нитями в сухой ткани был определен экспериментально.В расчетной части статьи была разработана малопараметрическая численная модель вытягивания нити из ткани Р110 в пакете программ LS-DYNA, реализую-щем метод конечных элементов в явной постановке. Показано, что поверхностную обработку ткани (и повышение/понижение усилий вытягивания) в численной моде-ли можно адекватно описать изменением коэффициента сухого трения. Были по-лучены расчетные зависимости нагрузки от перемещения при вытягивании нити из ткани с поверхностными обработками и без нее, которые лежат в соответствующих полосах разброса экспериментальных данных. © ПНИПУ Ключевые слова:арамидная ткань, вытягивание нити из ткани, поверхностная обработка, механические свойства, предел прочности, коэффициент трения, эксперимент, конечно-элементный анализ, LS-DYNA, суперкомпьютерное моделирование. Игнатова Анастасия Валерьевна -инженер, e-mail: ignatovaav@susu.ru Долганина Наталья Юрьевна -кандидат технических наук, доцент, e-mail: dolganinani@susu.ru Сапожников Сергей Борисович -доктор технических наук, профессор, 76, e-mail: ssb@susu.ru Шаблей Александра Андреевна -программист, e-mail: shableiaa@susu.ru Anastasia V. Ignatova -Engineer, e-mail: ignatovaav@susu.ru Natalya Y. Dolganina -CSc in Technical Sciences, Associate Prof...

show abstract

Section: численное моделированиеunclassified

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Aramid Fabric Surface Treatment and Its Impact on the Mechanics of Yarn’s Frictional Interaction

2017

PNRPU MB

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Бронепанель должна поглотить максимум кинетической энергии пули при ударе, чтобы снизить запреград-ную энергию, передаваемую защищаемому объекту. В тканевом бронежилете большая часть кинетической энергии пули рассеивается за счет вытягивания нитей из тканей (фрикционного взаимодействия), а остальная часть энергии удара затрачивается на растяжение и разрыв нитей [1][2][3]. Поэтому повышение коэффициента трения в ткани позволит увеличить энергию рассеяния пули при ударе, снизить величину глубины про-гиба тыльной стороны бронежилета и соответственно уменьшить вероятность получения серьезной запреградной (контузионной) травмы тела человека.…”

Section: Introductionunclassified

“…Существует ряд численных подходов, которые учитывают механизмы вытягивания оди-ночной нити. Ткани моделируют сплошной средой [12], балочными [3], оболочечными [6,11] и объемными [2, 9, 11] конечными элементами. Модели со сплошной средой не поз-воляют исследовать вытягивание нити из ткани.…”

Section: Introductionunclassified