Design and Analyses of Alternative Floor Pads to Skydex Model Used as Impact Absorber in Armored Vehicle Floors

Abstract

In armored vehicles, which are among the key components of the defense industry, various structures have been designed to reduce injuries in the lower extremities of personnel. Among these structures, the most prominent one is the SKYDEX ground pad. Due to its structural design, the SKYDEX pad absorbs impact energy during sudden blast events, thereby minimizing personnel injuries. In this study, alternative internal structures were designed for the SKYDEX ground pads used in armored vehicles. Most of the currently available commercial pad systems are tested under limited loading conditions and fail to perform adequately under different impact scenarios. Therefore, the proposed alternative internal structures were analyzed using the finite element method in LS-DYNA. As a result of the study, the efficiency of the SKYP model was found to be 0.85% and the specific energy absorption was determined as 31.94 kJ/kg.

Keywords

• Crushing force efficiency
• Finite element analysis
• SKYDEX model
• Specific energy absorption

Zırhlı Araç Zeminlerinde Darbe Emici Olarak Kullanılan Skydex Modeline Alternatif Zemin Pedlerinin Tasarım ve Analizleri

Abstract

Savunma sanayisinin kilit taşlarından biri olan zırhlı araçlarda, personelin alt ekstremite bölgesindeki yaralanmayı azaltmak için birçok yapı tasarlanmıştır. Bu yapılardan en öne çıkanı SKYDEX zemin peleridir. SYKDEX pedleri yapısı gereği olası ani darbe anlarında enerjiyi sönümleyerek personel yaralanmalarını azaltmaktadır. Bu çalışmada, zırhlı araçlarda kullanılan SKYDEX zemin pedlerinin iç geometrik yapısına alternatif yapılar tasarlanmıştır. Mevcutta bulunan ticari ped sistemlerinin büyük çoğunluğu, sınırlı yükleme koşulları altında test edilmekte ve farklı darbe senaryolarına karşı yeterli performans gösterememektedir. Bu doğrultuda geliştirilen alternatif iç yapı tasarımlar, LS-DYNA yazılımı kullanılarak sonlu elemanlar yöntemiyle analiz edilmiştir. Çalışma sonucunda SKYP modelinin verimi % 0,85 ve özgün enerji emiliminin 31,94 kj/kg olarak bulunmuştur.

Keywords

• Çarpışma kuvveti verimi
• Özgül enerji emilimi
• SKYDEX modeli
• Sonlu elemanlar analizi

References

1. Lee D.K. and O'Toole B.J., Energy Absorbing Sandwich Structures Under Blast Loading. 8th International LS-DYNA Users Conference. 2004.
2. Huang M, Sha W, Xiao M, Gao L, Liu X, Wang Y. Multiscale topology optimization of cellular structures with high thermal conductivity and large convective surface area. International Journal of Thermal Sciences. 2024.
3. A.N. Varma, Close-Range Blast Effects on Small Square Clamped Plates Made from Aluminum 6061-T6. 2017.
4. Jiang B, Zhu F, Jin X, Cao L, Yang K.H. Computational modeling of the crushing behavior of SKYDEX® material using homogenized material laws. Composite Structures. 2013.
5. Gao Y, Chen X, Wei Y. Graded honeycombs with high impact resistance through machine learning-based optimization. Thin-Walled Structures. 2023.
6. Aktaş C. Tetra kiral ve içe girintili çarpışma kutularının performanslarının deneysel ve sayısal yöntemlerle incelenmesi ve optimizasyonu. TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi. 2021.
7. Altin M, Acar E, Güler M.A. Foam filling options for crashworthiness optimization of thin-walled multi-tubular circular columns. Thin-Walled Structures. 2018.
8. Acar E, Altin M, Güler M.A. Evaluation of various multi-cell design concepts for crashworthiness design of thin-walled aluminum tubes. Thin-Walled Structures. 2019.