세라믹 타일이 삽입된 금속 블록의 최적 방호구조 연구

국문 초록 (Abstract)

세라믹(AD-90 alumina, B₄C) 타일이 삽입된 금속 블록(4340-steel)에 텅스텐 합금(tungsten alloy)의 긴 운동에너지탄을 수직 고속 충돌시키는 수치해석을 수행하였다. 본 연구를 수행하기에 앞서 두 가지의 반무한판 충돌 모델의 침투 깊이에 대해서 검증을 하였다. 세라믹 재료는 JH-2 (Johnson-Holmquist) 모델을 적용하였고 계산된 침투 깊이를 실험값과 비교하여 만족할만한 결과를 얻었다. 앞서 언급한 판에 대해서 세라믹 타일의 세 가지 두께별로 금속판에 삽입된 위치를 다르게 하여 충돌 시뮬레이션을 수행하였다. 긴 관통자의 잔류속도, 잔류질량 그리고 잔류운동에너지를 얻어 세라믹 타일의 위치가 구조물의 방호 성능에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 그리고 단순 금속 블록 대비 세라믹 타일을 사용하는 경우의 질량 효율이 어떻게 되는지 확인해보았다. 마지막으로 이들을 토대로 질량효율 관점
에서 최적 방호구조에 대한 평가를 수행하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

A numerical simulation has been performed for the penetration of a long-rod penetrator into a metal block (ceramic-tile-inserted 4340-steel plate). The impact velocity is 1.5km/s at a normal incidence angle. The first two validations are conducted for a semi-infinite block measuring the depth of penetration (DOP). The material model of ceramic is the JH-2 (Johnson-Holmquist) model. The predicted DOP values are in close agreement with the experimental data. Then, the primary simulation is performed by varying the position of the confined ceramic tile for three types of thickness of ceramic tile. The residual velocity, residual mass and residual kinetic energy of the long-rod are obtained from the simulation. Based on these predicted values, the trend of the ballistic performance of the protective structure is estimated. In addition, the mass efficiency is calculated in order to determine the performance of the ceramic-tile-inserted metal block. Finally, the optimum protective structure is identified.

목차 (Table of Contents)

• 초록
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 검증해석
• 3. 수치해석 결과
• 4. 결론
• 참고문헌(References)

참고문헌 (Reference)

1 Anderson, C. E., Jr., "The Ballistic Performance of Confined Al2O3 Ceramic Tiles" 12 (12): 167-187, 1992

2 Johnson, G. R., "Response of Boron Carbide Subjected to Large Strains, High Strain Rates, and High Pressures" 85 (85): 8060-8073, 1999

3 Lundberg, P., "Influence of Scale on the Penetration of Tungsten Rods into Steel-Backed Alumina Targets" 18 (18): 403-416, 1996

4 "CeraSurf Wear-Resistant Ceramic Components"

5 Anderson, C. E., Jr., "Ballistic Performance of Confined 99.5%-Al2O3 Ceramic Tiles" 19 (19): 703-713, 1997

6 Johnson, G. R., "An Improved Computational Constitutive Model for Brittle Materials" 2 : 981-984, 1994

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8 Lee, C. H., "A Study on High Velocity Impact Phenomena by a Long Rod Penetrator" 18 (18): 573-583, 1994