Взаємозв'язок між механічними властивостями броньової сталі та її балістичною стійкістю (огляд)
Loading...
Date
2023
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Дніпро, Україна
Abstract
UKR: Актуальність роботи. Наразі активно розвивається промисловість у галузі виготовлення засобів захисту всіх видів бронетехніки від вогневого ураження стрілецькою та артилерійською зброєю. В даний час забезпечення високої динамічної стійкості броні проти сучасних засобів ураження без збільшення її товщини і, відповідно, маси конструкції в цілому досягають за рахунок застосування різних неметалевих матеріалів (бронекераміки, високоміцних тканин тощо) у складі композицій із традиційною сталевою бронею. Розроблення та проектування працездатних матеріалів та конструкцій броньового захисту − складна науково-технічна проблема, для вирішення якої необхідно встановити зв'язок між механічними властивостями броньової сталі та її стійкістю та живучістю. Мета дослідження − на підставі аналізу літературних джерел визначити взаємозв'язок між механічними властивостями сталевої броні та її стійкістю. Методика. Застосовано метод аналізу науково-технічної літератури щодо вимог до бронеперешкод. Результати. Виконано аналітичні дослідження взаємозв'язку між основними механічними властивостями сталевої броні та її балістичною стійкістю, що дозволить прогнозувати оптимальне поєднання значень механічних властивостей, яке забезпечить високу надійність бронезахисту. Підвищення твердості броньової сталі зазвичай знижує ударну в'язкість сталей. Зазначено, що балістична стікість конструкційних та броньових сталей корелює з межею міцності на розтяг. Показано наявність тісного кореляційного зв'язку між характеристиками міцності матеріалів та їх опором поширенню тріщин за високошвидкісного (вибухового) навантаження. Для ряду матеріалів між передбаченими та виміряними балістичними характеристиками за високих деформацій, пов'язаних із балістичним ударом, існує тісний взаємозв'язок, у разі, коли як міра міцності матеріалу служить стискне напруження течії. Підвищення ударної в'язкості, особливо в класах високої та надвисокої твердості, – важливе завдання для розроблення броньової сталі. Межі твердості тому встановлюються для конкретних класів сталевої броні, щоб контролювати ударну в'язкість під час виробництва та знижувати ризик руйнування або інших крихких ушкоджень для конкретних складів сталі та областей застосування.
ENG: The relevance of the work. Today the industry is actively developing in the field of manufacturing means for protection of all types of armored vehicles against fire damage by small arms and artillery weapons. At present, ensuring high dynamic resistance of armor against modern weapons without increasing its thickness and, accordingly, the mass of the structure as a whole is achieved due to the use of various non-metallic materials (armor ceramics, high-strength fabrics, etc.) as part of compositions with traditional steel armor. The development and design of workable materials and structures of armor protection is a complex scientific and technical problem. To ensure high stability and survivability of armor, it is necessary to establish a relationship between the mechanical properties of armor steel and its ballistic characteristics. Purpose. Based on the analysis of literary sources, determine the relationship between the mechanical properties of steel armor and its ballistic characteristics. Methodology. The method of scientific and technical literature analysis regarding the requirements for armored obstacles is applied. The results. Analytical investigations of the relationship between the main mechanical properties of steel armor and its ballistic characteristics are conducted in the work, which will allow predicting the optimal combination of mechanical properties’ values that will ensure high ballistic resistance. Increasing the hardness of armor steel usually reduces the impact toughness of steels. It is noted that the ballistic characteristics of structural and armor steels are correlated with the tensile strength limit. The existence of a correlation between the strength properties of materials and their resistance to crack propagation under high-speed (explosive) loading is shown. For a number of materials, there is a close relationship between predicted and measured ballistic characteristics at high deformations associated with ballistic impact, when compressive flow stress is used as a measure of material strength. Increasing impact toughness, especially in high and ultra-high hardness classes, is an important task in the development of armor steel. Hardness limits are therefore set for specific grades of steel armor to control impact toughness during production and reduce the risk of fracture or other brittle damage for specific steel compositions and applications.
ENG: The relevance of the work. Today the industry is actively developing in the field of manufacturing means for protection of all types of armored vehicles against fire damage by small arms and artillery weapons. At present, ensuring high dynamic resistance of armor against modern weapons without increasing its thickness and, accordingly, the mass of the structure as a whole is achieved due to the use of various non-metallic materials (armor ceramics, high-strength fabrics, etc.) as part of compositions with traditional steel armor. The development and design of workable materials and structures of armor protection is a complex scientific and technical problem. To ensure high stability and survivability of armor, it is necessary to establish a relationship between the mechanical properties of armor steel and its ballistic characteristics. Purpose. Based on the analysis of literary sources, determine the relationship between the mechanical properties of steel armor and its ballistic characteristics. Methodology. The method of scientific and technical literature analysis regarding the requirements for armored obstacles is applied. The results. Analytical investigations of the relationship between the main mechanical properties of steel armor and its ballistic characteristics are conducted in the work, which will allow predicting the optimal combination of mechanical properties’ values that will ensure high ballistic resistance. Increasing the hardness of armor steel usually reduces the impact toughness of steels. It is noted that the ballistic characteristics of structural and armor steels are correlated with the tensile strength limit. The existence of a correlation between the strength properties of materials and their resistance to crack propagation under high-speed (explosive) loading is shown. For a number of materials, there is a close relationship between predicted and measured ballistic characteristics at high deformations associated with ballistic impact, when compressive flow stress is used as a measure of material strength. Increasing impact toughness, especially in high and ultra-high hardness classes, is an important task in the development of armor steel. Hardness limits are therefore set for specific grades of steel armor to control impact toughness during production and reduce the risk of fracture or other brittle damage for specific steel compositions and applications.
Description
Г. Кононенко: ORCID 0000-0001-7446-4105; Т. Кімстач: ORCID 0000-0002-8993-201X; О. Сафронова: ORCID 0000-0002-4032-4275; Р. Подольський: ORCID 0000-0002-0288-0641
Keywords
металева броня, міцність, твердість, робота удару, балістична стійкість, metal armor, strength, hardness, impact work, ballistic resistance, КМТОМ
Citation
Кононенко Г. А., Кімстач Т. В., Сафронова О. А., Подольський Р. В. Взаємозв'язок між механічними властивостями броньової сталі та її балістичною стійкістю (огляд). Металознавство та термічна обробка металів. 2023. № 1 (100). С. 22–31. DOI: 10.30838/J.PMHTM.2413.280323.22.941.