Investigation of Ballistic Performance of Metal Based Sandwich Composites

Abstract

Fast particles like bullets are trying to pierce the structures in front of it. Studies to prevent this effect have been an ongoing effort of humanity since the early ages.Armor design studies against bullets and piercing pieces continue to be the focus of attention. For this purpose, tens of materials have been tried in hundreds of studies. Various structures are designed in many geometric variations and forms, and ballistic behavior is measured in test environments. Plate designs are predominantly formed with aluminum, ceramic and armor steel plates. These materials are used as the front and back support layers . This hard metal material structure has been tried to meet the need for easy movement and portability by including it in the fabric.In some studies, selected metal sheet materials have been tested with various thicknesses and sequences, ballistic performances have been determined, and impact resistance properties have been determined.In this review article, summaries of some of the studies conducted in recent years are presented, and it is aimed to create a target and perspective for future studies.

Keywords

• Armor Cuttings
• Bullet-Ammunition
• Ballistic Performance
• Fiber-Metal
• Laminated
• PolymerMartrix Composites
• Impact Behavior
• Ballistic Panel

Metal Esaslı Sandviç Kompozitlerin Balistik Performansının İncelenmesi

Abstract

Mermi gibi hızlı parçacıkların, karşısında ki bir yapıyı delip geçmesini önlemeye yönelik çalışmalar, ilk çağlardan beri insanlık için süregelen uğraşı olmuştur. Mermi ve delici parçalara karşı zırh tasarımı çalışmaları ilgi odağı olmaya devam etmektedir. Bu amaçla yüzlerce çalışmada onlarca malzeme denenmiştir. Çeşitli yapılar, birçok geometrik varyasyonlar ve formlarda tasarlanmakta, test ortamlarında balistik davranışları ölçülmektedir. Levhalı tasarımlar ağırlıklı olarak alüminyum, seramik ve zırh çeliği levhalarla oluşturulmuşlardır. Ön ve arka destek katmanları olarak bu malzemeler kullanılmıştır. Bazı çalışmalarda, polietilen, fiber, kevlar kumaş gibi malzemelerle bileşik ve kompozit yapılar meydana getirilmiştir. Kompozit yapıların bazılarında, mermi ve delici parçacık yönünü değiştirebilecek farklı geometrik yapılar tasarlanmıştır. Bu sert metal malzemeli yapı, kumaş içine alınarak kolay hareket ve taşınabilirlik ihtiyacı karşılanmaya çalışılmıştır. Bazı çalışmalarda seçilen metal levha malzeme, çeşitli kalınlık ve sıralamalarla test edilmiş, balistik performansları ve darbe etkisine karşı dayanım özellikleri tespit edilmiştir. Bu derleme çalışmasında son yıllarda yapılan çalışmaların bir kısmının özetleri sunulmakta, gelecekte yapılabilecek çalışmalara bir hedef ve perspektif oluşturulmak istenmektedir.

Keywords

• Zırh Çelikleri
• Mermi-Mühimmat
• Balistik Performans

References

1. [1] N. V. David , X.-L. Gao, J. Q. Zheng “ Ballistic Resistant Body Armor: Contemporary and Prospective Materials and Related Protection Mechanisms” applied mechanics reviews, september 2009, Vol. 62 / 050802-19.
2. [2] M.Übeyli , R. O. Yıldırım , B. Ögel, “ On The Comparison Of The Ballistic Performance Of Steel And Laminated Composite Armors“ Materials and Design 28 (2007) s.1257–1262.
3. [3] Gin Boay Chai , Periyasamy Manikandan “Low velocity impact response of fibre-metal laminates – A review” Composite Structures 107 (2014) 363–381.
4. [4] Aswani Kumar Bandaru, Vikrant V. Chavan, Suhail Ahmad, R. Alagirusamy , Naresh Bhatnagar, ” Ballistic impact response of Kevlar® reinforced thermoplastic composite armors “ International Journal of Impact Engineering , 89 (2016) s.1–13
5. [5] ] M.Übeyli , R. O. Yıldırım , B. Ögel, “Investigation on the ballistic behavior of Al2O3/Al2024 laminated composites” journal of materials processing technology , 1 9 6 ( 2 0 0 8 ) 356–364
6. [6] E.A. Flores-Johnson*, M. Saleh, L. Edwards ” Ballistic performance of multi-layered metallic plates impacted by a 7.62-mm APM2 projectile” International Journal of Impact Engineering ,38 (2011) 1022-1032.
7. [7] E. Özşahin “Alüminyum levhaların yüksek hızlı çarpma yükleri altındaki davranışları “ Doktora Tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Uzay ve Uçak Mühendisliği Bölümü, İTÜ, İstanbul, Türkiye, 2008.
8. [8] S.E. Özgültekin, “Balistik zırhlarda kullanılan kompozit malzeme kombinasyonlarının incelenmesi“ Yüksek Lisans Tezi , Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği , Sakarya Üniversitesi, Sakarya, Türkiye,2012.

9. [9] itüdergisi/d mühendislik cilt: 8, sayı: 2, 72-80 nisan 2009 “ polietilen destekli aa 7075 T651 levhalarda katman sıralamasının balistik dayanıma etkisi” Evren ÖZŞAHİN*, Süleyman TOLUN
10. [10] Eugene Medvedovski , “ Ballistic performance of armour ceramics: Influence of design and structure. Part 1” Ceramics International ,36 (2010) 2103–2115
11. [11] Eugene Medvedovski , “ Ballistic performance of armour ceramics: Influence of design and structure. Part 2” Ceramics International ,36 (2010) 2103–2115.
12. [12] M.A.J.Bosco , K.Palanikumar, B.Durga Prasad , A. Velayudhamd Procedia Engineering ,” Influence of machining parameters on delamination in drilling of GFRP-armour steel sandwich composites” ,Chemical, Civil and Mechanical Engineering Tracks of 3rd Nirma University, International Conference –NUiCONE, 2012.
13. [13] N. Kılıç, S.Bedir, A.Erdik, B. Ekici, A Taşdemirci, M. Güden, “ Ballistic behavior of high hardness perforated armor plates against 7.62 mm armor piercing projectile”, Materials and Design 63 (2014) 427–438.
14. [14] P.K. Jena , K. Ramanjeneyulu, K. Siva Kumar, T. Balakrishna Bhat, “ Ballistic studies on layered structures” Materials and Design, 30 (2009) 1922–1929 .
15. [15] T. BOrvik , M. Langseth, O.S. Hopperstad , K.A. Malo, “ Ballistic penetration of steel plates” International Journal of Impact Engineering 22 (1999) 855-886 .
16. [16] Rafael Santiago, Wesley Cantwell , Marcílio Alves, “ Review- Impact on thermoplastic fibre-metal laminates: Experimental observations” , Composite Structures ,159 (2017) 800–817.
17. [17] D.Yunfei, Z.Wei, Y. Yonggang, S.Lizhong, W. Gang, “ Experimental investigation on the ballistic performance of doublelayered plates subjected to impact by projectile of high strength” International Journal of Impact Engineering , 70 (2014) 38-49 .
18. [18] A.Kolopp, S. Rivallant, C.Bouvet, “ Experimental study of sandwich structures as armour against medium-velocity impacts” International Journal of Impact Engineering 61 (2013) 24-35.
19. [19] S.N. A. Safri, M.T.H. Sultan, M. Jawaid, K.Jayakrishna, “ Impact behaviour of hybrid Composites for Structural pplications: A review “ , Composites Part B 133 (2018) 112-121.
20. [20] M. Sadighi, R.C. Alderliesten , R. Benedictus, “ Impact resistance of fiber-metal laminates: -A review “ International Journal of Impact Engineering 49 (2012) 77-90.