Μελέτη απορρόφησης ενέργειας κρούσης από πολυστρωματικά κεραμικά υλικά με ενισχύσεις από ανθρακονήματα
Creators: name: Μέντης, Ιωάννης Νικολάου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Ανθρακόνημα
Κεραμικά υλικά
Απορρόφηση ενέργειας κεραμικών υλικών
Carbon fiber
Ceramic materials
Energy absorption of ceramic materials

description: Ο κύριος σκοπός αυτής της εργασίας ήταν η μελέτη και η διασαφήνιση της ικανότητας ενισχυμένων πολυστρωματικών κεραμικών να απορροφούν ενέργεια πρόσκρουσης. Η επίδραση ενισχυτικών στρωμάτων από ανθρακούφασμα εμποτισμένο με εποξειδική κόλλα στη δυνατότητα απορρόφησης ενέργειας κρούσης κεραμικών δίσκων ερευνήθηκε με δοκιμές πρόσκρουσης σε συσκευή ελεύθερης πτώσης βαριδίων (drop-weight impact). Ο κύριος στόχος της εργασίας ήταν να διευκρινιστούν οι μηχανισμοί θραύσης και να βρεθεί ο βέλτιστος αριθμός στρωμάτων ενίσχυσης για μέγιστη απορρόφηση ενέργειας διατηρώντας την ίδια ολική επιφανειακή πυκνότητα και συνολικό πάχος κεραμικών.Πάνω από 100 κεραμικοί δίσκοι με διάμετρο 70mm παρήχθησαν από πηλό με έψηση στους 950οC, 1025οC και 1100οC. Το πάχος των δίσκων ήταν 12 mm για τα "απλά", μη ενισχυμένα δείγματα πρόσκρουσης, 6 mm για αυτούς που χρησιμοποιήθηκαν σε ζεύγη για τα "διπλά" δοκίμια ενισχυμένα με ένα μόνο στρώμα από ανθρακούφασμα ενδιάμεσα και 4 mm για τους δίσκους που χρησιμοποιήθηκαν για τα "τριπλά" πολυστρωματικά δοκίμια, ενισχυμένα με δύο στρώματα από ανθρακούφασμα μεταξύ των κεραμικών δίσκων. Οι δοκιμές με ελεύθερη πτώση βάρους πραγματοποιήθηκαν σε εργαστηριακά σχεδιασμένη και κατασκευασμένη συσκευή χρησιμοποιώντας μάζες 262g, 462g και 670g από τρία διαφορετικά ύψη: 1m, 1,75m και 2m, προσδίδοντας διαφορετικές ενέργειες κρούσης και ταχύτητες πρόσκρουσης.Τα αποτελέσματα των δοκιμών δείχνουν ότι η ενίσχυση των κεραμικών δίσκων με ανθρακούφασμα / εποξειδική κόλλα αυξάνει την ικανότητα απόδοσης ενέργειας κρούσης έως και 300% για το ίδιο πάχος και πυκνότητα υλικού γεγονός που υποδεικνύει ότι το σύστημα αυτό θα μπορούσε να αναπτυχθεί ως υλικό θωράκισης χαμηλού κόστους για θωράκιση προσωπικού, οχημάτων ακόμη και για μεγάλες επιφάνειες.
description: The main objective of this work was to study and elucidate the impact-energy absorption capability of multi-layer reinforced clay ceramics. The influence of reinforcing layers made of carbon-fibre cloth impregnated with epoxy glue on the impact energy-dissipation properties of fireclay ceramics was investigated by drop-weight impact tests. The main aim of the work was to clarify the mechanisms of fracture and find the optimum number of reinforcement layers for maximum energy dissipation while maintaining the same total areal density and thickness of ceramics. Over 100 ceramic discs with diameter 70mm were produced from pottery clay by mould-forming and firing at 950οC, 1025οC and 1100οC. The thickness of the discs was 12mm for the "single", unreinforced impact specimens, 6mm used in pairs for the "double" specimens reinforced with a single carbon-fibre cloth layer in the middle and 4mm used in triples for the "triple" multilayered specimens, reinforced with two carbon-fibre cloth layers between the ceramic discs. The drop-weight tests were carried out on a laboratory-designed and built apparatus using drop masses of 252g, 462g and 670g from three different heights: 1m, 1.75m and 2m. which produce different impact energies and impact speeds. The results of the tests indicate that reinforcement of the ceramic discs with carbon-fibre/epoxy layers increases impact energy dissipation capability by up to 300% for he same thickness and areal density of material indicating excellent promise for this system to to be developed as a low-cost armour material for personnel, vehicles and even large surfaces.
description: Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Τεχνολογίας Γκρενόμπλ (Γαλλία), το ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος, και το CNRS (Centre National de la Researche Scientifique, Γαλλία)