Hibridinių balistinės apsaugos paketų su intelektualiomis struktūromis sukūrimas, panaudojant skaičiuojamuosius modelius (AKTYVI TEKSTILĖ)

PROJEKTO SANTRAUKA Panaudojant skaičiuojamuosius modelius kuriami naujos kartos balistinės apsaugos paketai ir tiriamos jų savybės. LS-DYNA baigtinių elementų skaičiuojamojoje terpėje sukurti ir eksperimentiškai patvirtinti laminuotų tekstilės medžiagų (LTM), kurie sudaryti iš daugelio lygiagrečiai išdėstytų filamentų pluoštų, tarpusavyje sutvirtintų termoplastiniu elastomeru, skaitiniai modeliai. Skaičiavimais ir eksperimentais pademonstruota, kad LTM taikymas balistinės apsaugos drabužiuose turi privalumų dėl mažesnės kainos, atsparumo drėgmei bei didesnio balistinio stiprumo. Ištirtas audinio balistinis atsakas, šaunant į jį 6 ir 9mm 300 m/s greičio kulkomis. Modelis atestuotas sulyginant modeliavimo rezultatus su eksperimentiniais, kurie užregistruoti didelio greičio filmavimo kamera ir mikroelektromechaniniais akselerometrais, pritvirtintais prie audinio paviršiaus netoli balistinio poveikio taško. Sukurtas skaitinis modelis ventiliuojamų daugiasluoksnių tekstilės paketų ir žmogaus kūno šilumos ir vandens garų mainams tirti. Vieno atskiro sluoksnio charakteristikas nustačius eksperimentiškai, modelio pagalba galima apskaičiuoti temperatūros ir drėgmės kitimą laike bet kuriame paketo sluoksnyje arba prie pat žmogaus kūno esančiame mikroklimato sluoksnyje. Nors vandens garų kondensacijos reiškinys nebuvo įtrauktas modelį, pagal apskaičiuotas dalinio vandens garų slėgio ir temperatūrų reikšmes mikroklimato sluoksnyje galima nustatyti prakaitavimo pradžios momentą. Atlikti natūriniai eksperimentai ir sukurtas integruotos kriogeninės struktūros prototipas, skirtas užtikrinti kūno mikroklimatui po balistinės apsaugos liemene. Raktiniai žodžiai: daugiasluoksnis tekstilės paketas, laminuoti audiniai, didelio greičio smūgis, baigtinių elementų metodas, LS-DYNA, masės ir šilumos mainai PROJECT SUMMARY Ballistic protection textile packages with integrated mechatronic sensor structures have been developed by using computational models. The finite element models of laminated textile fabrics (LTF), which consist of woven or non-crimped fabric structure bonded together by thermoplastic resin and polyethylene films over their external surfaces, have been created in LSDYNA and investigated experimentally. Application of LTF in ballistic protection clothing offers new opportunities because of lesser costs, ability to resist the penetration of humidity and subsequently better ballistic strength of the structure. The ballistic response of the LTF against deformable 6 and 9mm bullets has been investigated and compared against the experimental observations registered by means of high-speed camera and by micro-electro-mechanical accelerometers situated on the surface of LTF in the vicinity of the bullet impact. The structural computational model for investigation of heat and air - water vapor mass exchange between the multilayer textile packages and human body has been created. Though the condensation of water vapor was not considered in this model, the time point of initiation of sweating at given heat and water vapor generation rates could be predicted. Thermal measurements have been performed, as well as, the prototype of integrated cryogenic structure has been produced for ensuring proper micro-climate conditions between the LTF package and human body.