Dissertations / Theses on the topic 'Blindagem balística'

Em virtude do crescente interesse da utilização de materiais leves e resistentes para proteção balística em veículos, aeronaves e proteção pessoal, os materiais compósitos vêm sendo um material promissor. Com a utilização de materiais cerâmicos e poliméricos combinados para a fabricação dos painéis híbridos para proteção balística, consegue-se obter produtos leves e que atendam ao nível de proteção requerida de acordo com a configuração utilizada. Com o interesse em utilizar materiais que tragam melhores propriedades, o presente trabalho estuda características de uma cerâmica, alumina, e de compósitos poliméricos para fabricação de um núcleo de blindagem híbrida constituído por camada frontal de cerâmica e camada posterior polimérica. A alumina utilizada foi aditivada com nióbia, talco, magnésia e zirconita. Os materiais poliméricos estudados foram: compósitos laminados de fibras de aramida (Kevlar) e de fibras de polietileno de ultra alta massa molar (Dyneema), avaliando o efeito da combinação de suas diferentes configurações. Foi efetuado um estudo de condicionamento ambiental para verificar o comportamento higrotérmico e mecânico pós-condicionamento dos laminados e suas configurações. Verifica-se que é possível obter materiais mais resistentes que a aramida, por combiná-las com camadas de Dyneema. Após a avaliação das propriedades mecânicas e microestruturais da cerâmica, foi efetuada a colagem de pastilhas de alumina em cinco configurações de camadas poliméricas, sendo um painel composto por Kevlar, outro composto por Dyneema e os outros três painéis fabricados com configurações diferentes de Kevlar e Dyneema. Posteriormente, foi avaliado o desempenho balístico destes painéis com munição 7,62x51 mm e feita uma análise dos danos pós-impacto para analisar a formação de trincas na alumina por meio de análise radiográfica, e a deformação plástica da camada polimérica por medição tridimensional da região danificada. Além das propriedades mecânicas, microestruturais e balísticas, a avaliação de custo e peso dos painéis também é levada em consideração para a escolha final do painel de melhor custo benefício. A avaliação do desempenho geral das blindagens híbridas mostra que a configuração DKD apresenta um melhor desempenho das características avaliadas (densidade de área, custo do painel, eficiência balística e caráter de absorção de umidade). Na configuração DKD é possível reunir as propriedades do Kevlar: boa resistência à temperatura, menor deformação plástica e baixo custo, com as propriedades do Dyneema: melhor resistência ao impacto, menor massa específica e resistência à umidade, sendo desta maneira a melhor configuração de camada polimérica definida neste trabalho para a blindagem híbrida estudada.

Compósitos híbridos polímero/cerâmica têm sido bastante utilizados em painéis de blindagem balística por serem materiais que possuem capacidade de absorver impactos de alta velocidade. A eficiência de absorver impactos sucessivos e a extensão dos danos colaterais do impacto está relacionada a diversos fatores entre eles, um que tem um papel fundamental, é a interface da camada cerâmica com a camada polimérica. A natureza do adesivo utilizado e das interações estabelecidas, aliada a força de adesão e, as morfologias da camada interfacial, entre outras variáveis, podem determinar a intensidade da propagação de energia residual. Estes fatos podem afetar os modos de fragmentação da cerâmica, a capacidade do material resistir a um segundo impacto e, sobretudo interferir no tamanho e na geometria do cone residual resultante da deformação plástica da camada polimérica. Neste trabalho, analisa-se a influência da interface adesiva no desempenho balístico de materiais híbridos constituídos de compósito de fibras de polietileno de ultra-alta massa molar (UHMWPE) /matriz polimérica (Dyneema ), tecido de fibras de aramida (Kevlar ) e a cerâmica alumina. São avaliados adesivos de natureza química distinta, à base de poliuretano, epóxi e silano. A alumina é preparada e caracterizada por ensaios de massa específica, resistência à flexão, dureza Vickers, difração de raios X e Microscopia eletrônica de varredura (MEV), cujos resultados indicam que a mesma possui propriedades adequadas para aplicação balística. A caracterização da interface adesiva é realizada por meio do teste de resistência ao despelamento (T-Peel) e a superfície pós-teste é caracterizada por microscopia óptica e espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR). Estes testes ressaltam que no compósito utilizando Dyneema , a resistência ao despelamento foi parecida para todos os adesivos utilizados indicando que o rompimento ocorre entre as camadas do substrato polimérico. Já para as amostras com Kevlar , o adesivo PU hot melt apresenta maior adesão enquanto que o adesivo a base de silano é o menos eficiente dentre os utilizados. Ensaios balísticos foram realizados em painéis montados com adesivos selecionados no ensaio de adesão: PU hot melt (maior aderência), silano (menor aderência) e epóxi (intermediária). O desempenho dos painéis balísticos, no que diz respeito à extensão dos danos colaterais, varia de acordo com os adesivos utilizados. A força adesiva, assim como a rigidez do adesivo, influencia na transferência de energia de impacto e consequentemente nas dimensões da deformação da camada posterior e na integridade da placa cerâmica adjacente à que sofreu o impacto.

A evolução dos métodos de ignição das munições eleva o poder dos armamentos a altíssimos níveis nunca antes vistos, o que possibilita um agrupamento de impactos, quase todos num mesmo ponto. Estas verdadeiras "armas do futuro" apontam para a necessidade de "blindagens do futuro", com propriedades de alta retenção e de resistência prolongada, o que significa produzir blindagens com a capacidade de reter múltiplos disparos, em áreas cada vez menores. "Blindagens Compostas" vão ao encontro desta necessidade, pois sendo a combinação sequenciada de materiais cerâmicos, ligas metálicas e polímeros que compõe sofisticados sistemas capazes de neutralizar total ou parcialmente a ação de munições de alto poder de penetração e elevado nível energético com um mínimo de espessura, peso e custo. O objetivo deste trabalho é a concepção de uma blindagem composta de alta eficiência para a absorção da energia de impacto de uma munição 0,50" AP-M2. Neste estudo foram levados em consideração os tipos de materiais cerâmicos, metálicos e poliméricos disponíveis no mercado que atendam os requisitos aeronáuticos para se obter um conjunto que possua baixo peso e espessura e que melhor se adapte a estrutura de uma aeronave militar. Para a determinação do melhor conjunto de materiais que retenha a munição com eficiência foram preparados 7 CDPs com diferentes configurações utilizando materiais comercialmente disponíveis. Estes ensaios balísticos foram realizados de acordo com as normas MIL-PRF-46103E, Type III, Class 2C no laboratório de da Companhia Brasileira de Cartuchos (CBC), Brasil. Para a determinação da menor espessura e do menor peso foi realizado uma segunda etapa de ensaios onde 6 CDPs com diferentes configurações foram testados conforme MIL-PRF-46103E, Type III, Class 2B no laboratório Beschussamt Mellrichstadt, em Mellrichstadt, Alemanha. Nesta etapa de estudos também foram verificados a influência da resistência da blindagem, em função do local em que os blocos cerâmicos foram atingidos. Os resultados obtidos indicam que a configuração que demonstrou melhor desempenho foi a composição "J" com camada cerâmica de Carbeto de Silício do Tipo "T" e camada polimérica feita em Polietileno de Ultra Alta Massa Molecular (UHMW-PE), sendo capaz de deter os projeteis nas três posições: central e nas juntas em "T" e em "I".

O presente trabalho tem como objetivo a caracterização de uma blindagem cerâmica testada contra projéteis perfurantes catibre 5,56 x 45mm. Os mecanismos básicos envolvidos no desempenho dessas placas, assim como os referentes aos fenômenos de penetração e perfuração são apresentados. São processados e caracterizados corpos de prova cerâmicos, à base de atumina, procedendo-se um estudo que visa a conferir o melhor desempenho destes quando aplicados em blindagem. Verificou-se que, para um mesmo nível de proteção, uma blindagem cerâmica apenas 2,3 mm majs espessa que uma blindagem metálica monolítica possibilita redução de aproximadamente 50% em peso.
The aim of this work is to characterize the behavior of a ceramic armar tested against an 5,56 x 45 mm armor piercing projectiles. The basics mechanisms invotved in the plates' performance, as well as penetration and perforation phenomena are shown. Ceramics samples, composed of alumina, are processed and characterized, following a specific study focusing on the higher performance of these materiais when used in armar. lt was verified that, for the same level of security, a ceramic armar with just 2,3 mm more in thickness, compared with a metallic armar, allows approximately 50% reduction in weight.

Neste trabalho é desenvolvido um modelo de blindagem balística mista composta por uma parte cerâmica (alumina), e uma parte de compósito (polietileno de ultra alto peso molecular). Paralelamente, também foi modelada a munição à qual a blindagem objetiva proteger. O modelo foi aplicado a alvos compostos somente da base de polietileno de ultra alto peso molecular, e a alvos mistos contendo cerâmica e compósito. Quando a blindagem apresentou uma V50, velocidade com 50% de chance de penetração, da ordem de 700m/s, a simulação obteve erros inferiores a 5%. Já quando a blindagem apresentou uma V50 mais baixa, cerca de 500m/s, a simulação obteve erros maiores, superiores a 15%, mas mesmo assim foi possível prever que a blindagem não era eficiente para esse tipo de solicitação.

O aumento da capacidade de penetração dos novos projéteis, utilizados tanto em operações de guerra como na violência urbana, tem obrigado o desenvolvimento contínuo de materiais mais resistentes e mais leves no emprego de blindagens. Na aplicação aeronáutica, os fatores peso e eficiências balísticas são extremamente críticos. Uma blindagem tem que oferecer proteção contra calibres de munição antiaérea sem acrescentar muito peso, para que a autonomia e capacidade de carregar armamentos não sejam limitadas. As blindagens que melhor desempenham esse papel são do tipo cerâmica/compósito. Contudo uma grande quantidade de combinações é possível, variando o tipo de cerâmica e de compósito. No presente trabalho foram abordados dois tipos de estudos. O primeiro estudo abordado é um modelo analítico que representa o impacto de um projétil sobre uma blindagem cerâmica/compósito, cuja simulação foi rodada em MATLAB V.5. Na simulação, os valores da V50 foram obtidos para os painéis de Al2O3/aramida e B4C/aramida contra os projéteis 7,62x51mm AP e 0,50 pol. NATO AP, respectivamente. O ensaio do painel SiC/aramida contra 0,50 pol. NATO AP serviu para calibrar a simulação e determinar o valor da deformação máxima da base, que é o critério de falha do modelo. Os resultados da simulação comparados com os resultados obtidos nos ensaios foram bem próximos, indicando que o modelo analítico é representativo. O segundo estudo é uma análise da vulnerabilidade de uma aeronave. Desta forma, um cone de ameaças é definido tendo a aeronave no seu vértice e os inimigos distribuídos aleatoriamente em sua base. Através de composição vetorial de velocidade calculam-se a velocidade de impacto e a seção oblíqua do projétil paralela ao plano da aeronave. Dessa forma é possível determinar a espessura necessária para proteger aquela área, utilizando a simulação, e assim otimizar a blindagem para que ela tenha o melhor quociente desempenho balístico/peso.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2013
Made available in DSpace on 2013-12-05T22:23:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319258.pdf: 2216137 bytes, checksum: c2433fe1fdd635092a66521cdbc9bfc1 (MD5) Previous issue date: 2013
Com o objetivo de desenvolver uma cerâmica de alumina com propriedades para aplicações balísticas de elevados níveis energéticos, diversas amostras de alumina de três formulações (92, 96 e 99% em peso de Al2O3) em diferentes espessuras (6 e 10 mm) foram confeccionadas em meio industrial, com o intuito de se avaliar suas propriedades previamente e após a sinterização. Os parâmetros de processamento foram os mesmos para as três formulações, com pressão de compactação de 1100 kgf/cm2 e sinterização a 1600 ºC durante 6 h. As amostras foram submetidas a ensaios de densidade aparente, retração linear e difração de raios X, previamente e após a sinterização para se avaliar a densificação dos corpos e as estruturas formadas. As densidades relativas das composições ficaram em torno de 97%, com retração linear entre 15-20% e absorção de água inferior 0,03%. Ensaios de dureza Vickers (1 e 2 kg) e resistência a flexão 4 pontos também foram efetuados para se avaliar o comportamento mecânico das três formulações nas diferentes espessuras. Os valores de dureza obtidos ficaram em torno de 13 (96%) a 15 (92 e 99%) GPa para 1 kg de carga. As tensões de ruptura obtidas variaram de 210 a 300 MPa, sendo que as formulações mais espessas das composições 96 e 99% apresentaram valores de tensão de ruptura cerca de 20% inferiores (210 MPa - 96%; 240 MPa - 99%) em comparação as amostras mais finas (265 MPa - 96%; 300 MPa - 99%). A formulação 92% apresentou pouca redução de sua tensão de ruptura com o aumento da espessura (230 MPa - 92% 10 mm; 240 MPa - 92% 6mm, menos de 5%) e placas de 120 mm x 120 mm x 12 mm desta formulação foram selecionadas para os ensaios balísticos. As placas de alumina foram coladas em chapas metálicas de 4 mm de aço AISI 1045, para este servir como escoro e placa testemunha em caso de penetração/deformação. Os ensaios balísticos foram realizados utilizando a norma NIJ-0108.01 para a escolha do tipo de projétil a ser utilizado (7.62x51 AP, nível IV, 4068 J). Disparos foram efetuados em cinco placas de alumina. Nenhum dos cinco disparos atravessou ou sequer deformou as chapas metálicas, mostrando que a alumina 92% produzida apresenta potencial como cerâmica balística, sendo capaz de resistir impactos com mais de 4000 J de energia cinética.

O Kevlar, um tecido de fibras de poli (p-aramida), é um material amplamente utilizado em produtos que requerem uma elevada capacidade de absorção de energia de impacto, como as aplicações de proteção balística. Em tais aplicações faz-se necessário um material de elevada resistência mecânica, propriedade em que o Kevlar se destaca entre outros materiais não poliméricos, devido ao fato de tal resistência estar associada a um baixo peso. Entre os mecanismos de absorção de energia deste material, estão: o atrito entre filamentos, o atrito entre as fibras do tecido e a mobilidade das fibras. Surge, então, a possibilidade de alterar a superfície das fibras, de forma a melhorar o desempenho do Kevlar no momento do impacto. Para alterar a superfície das fibras do tecido, foi utilizado neste trabalho o processo de impregnação por via úmida. Para tanto foi utilizada uma dispersão de carbeto de silício (SiC) em etanol, sendo o pó de SiC previamente cominuído e caracterizado por difratometria de raios-X, espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), análise de distribuição de tamanhos e análise de impurezas pela técnica de absorção atômica. Foram utilizados três métodos de impregnação: imersão do Kevlar por 15 min na dispersão, imersão do Kevlar por 30 min na dispersão e imersão do Kevlar por 30 min na dispersão com mudança de lados. Neste último método, a face que estava em contato com o fundo do recipiente foi virada após 15 min, de forma que cada face do tecido permanecesse 15 min voltada para cima. Após a impregnação por diferentes métodos, as amostras de Kevlar foram caracterizadas quanto ao teor e distribuição das partículas de SiC no tecido, quanto à interação química entre SiC e Kevlar, quanto às características tribológicas superficiais e também quanto à resistência ao pull-out. Nos ensaios tribológicos foi notável a diferença entre os coeficientes de atrito ao se comparar a amostra como recebida com as demais. Aquela apresentou o menor coeficiente de atrito metal-tecido. Ao se comparar os coeficientes de atrito das amostras impregnadas e da amostra tratada com etanol foi possível notar que estes coeficientes apresentam valores próximos. No método de impregnação com alternância de lados, foi obtido um aumento maior que 150 % na força máxima registrada durante a extração do filamento, sendo este o método que apresentou o maior valor de força máxima. A impregnação do Kevlar com partículas de SiC se mostrou, portanto, eficiente na alteração da resistência do tecido ao pull-out, o que pode resultar em uma melhor capacidade de absorção de energia de impacto balístico deste tecido.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-10-10Bitstream added on 2014-06-13T19:03:29Z : No. of bitstreams: 1 marins_em_dr_guara_prot.pdf: 7283473 bytes, checksum: 080948824f946973e97d101c513ae685 (MD5)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Armas de fogo têm sido usadas em periódo dificeis da história, nos quais conflitos entre países têm ocorrido, ou no cotidiano cada vez amis violento das grandes cidades. Neste sentido, a blindagem de veículos, aeronaves e de pessoas é uma necessidade cada vez maior. Das cerâmicas utilizadas para esse fim, o carbeto de silício tem um excelente desempenho devido à alta dureza e baixa densidade. O objetivo desse trabalho é otimizar a manufatura de cerâmicas de carbeto de silício feitas de matéria prima nacional, caracterizá-las tanto quanto comparar suas características com aquelas de material importado, visando sua aplicação em blindagem balística pessoal ou de veículos leves. a fim de proporcionar independência tecnológica nessa área. Foram confeccionadas cerâmicas de carbeto de dilício de dois tipos de pós: um nacional Microservice e importado - H. C. Starck. As cerâmicas foram conformadas por prensagem uniaxial, seguida de prensagem isostática e sinterização com fase líquida, utilzando YAG como aditivo de sinterização. A caracterização das cerâmicas foir formada por: ensaios de flexão por quatro pontos, medidas de densidade, testes de dureza e ceramografia. As cerâmicas confeccionadas com o SiC H. C, Starck apresentaram maior densidade e maior resistência mecânica do que as demais. Enquanto que, as amostras nas quais o SIC da Microservice associado a 10% de YAG como aditivo foi usado, demostraram a mais alta homogeneidade e valores de resistência mecânica e dureza os mais próximos aos valores daquelas feitas com matéria-prima importada. Esses resultados mostram que é possível usar cerâmicas feitas com o SIC nacional para propósitos de blindagem balística.
Firearms have beem used either in hard periods of history, in which conflicts between countries have occurred, or in the everyday life of the large cities, wich are more and more violent. Thus, the protection of vehicles, aircraft and people is an increasing need. Among ceramics used for this purpose, silicon carbide has an excellent performane due to its high hardness and low density. The goal of this work is to optimize the manufacture of the silicon carbide ceramics made from Brazilian raw-materials, characteriza them as well as to compares their characteristics with those form imported raw-material, aiming their application in personnel or in light vehicles armor to provide technological independence in this field. Silicon carbide ceramics were made of two kinds of powders: Brazilian - Microservice and importe - H. C. Starck. The ceramics were shaped by uniaxial pressing, followed by isostatic pressing, and liquid phase sintering using YAG as an sintering additive. The characterization of the ceramics was consisted of the four-point flexural tests, measurements of density, hardness testsm and ceramography. The ceramics made of SIC H.C. Starck presentes higher density and higher mechanical resistance than the others. While the samples of ceramicsm in wich the SIC of Microservice and a 10-percent of YAG as an additive was used, presented the highest homogeneity and mechanical resistance and hardness values closets to the values from those made of importes raw-materials. These results show it is possible to use ceramics, made of Brazilian sources for ballistica armor purposes.

Resumo: Armas de fogo têm sido usadas em periódo dificeis da história, nos quais conflitos entre países têm ocorrido, ou no cotidiano cada vez amis violento das grandes cidades. Neste sentido, a blindagem de veículos, aeronaves e de pessoas é uma necessidade cada vez maior. Das cerâmicas utilizadas para esse fim, o carbeto de silício tem um excelente desempenho devido à alta dureza e baixa densidade. O objetivo desse trabalho é otimizar a manufatura de cerâmicas de carbeto de silício feitas de matéria prima nacional, caracterizá-las tanto quanto comparar suas características com aquelas de material importado, visando sua aplicação em blindagem balística pessoal ou de veículos leves. a fim de proporcionar independência tecnológica nessa área. Foram confeccionadas cerâmicas de carbeto de dilício de dois tipos de pós: um nacional Microservice e importado - H. C. Starck. As cerâmicas foram conformadas por prensagem uniaxial, seguida de prensagem isostática e sinterização com fase líquida, utilzando YAG como aditivo de sinterização. A caracterização das cerâmicas foir formada por: ensaios de flexão por quatro pontos, medidas de densidade, testes de dureza e ceramografia. As cerâmicas confeccionadas com o SiC H. C, Starck apresentaram maior densidade e maior resistência mecânica do que as demais. Enquanto que, as amostras nas quais o SIC da Microservice associado a 10% de YAG como aditivo foi usado, demostraram a mais alta homogeneidade e valores de resistência mecânica e dureza os mais próximos aos valores daquelas feitas com matéria-prima importada. Esses resultados mostram que é possível usar cerâmicas feitas com o SIC nacional para propósitos de blindagem balística.
Abstract: Firearms have beem used either in hard periods of history, in which conflicts between countries have occurred, or in the everyday life of the large cities, wich are more and more violent. Thus, the protection of vehicles, aircraft and people is an increasing need. Among ceramics used for this purpose, silicon carbide has an excellent performane due to its high hardness and low density. The goal of this work is to optimize the manufacture of the silicon carbide ceramics made from Brazilian raw-materials, characteriza them as well as to compares their characteristics with those form imported raw-material, aiming their application in personnel or in light vehicles armor to provide technological independence in this field. Silicon carbide ceramics were made of two kinds of powders: Brazilian - Microservice and importe - H. C. Starck. The ceramics were shaped by uniaxial pressing, followed by isostatic pressing, and liquid phase sintering using YAG as an sintering additive. The characterization of the ceramics was consisted of the four-point flexural tests, measurements of density, hardness testsm and ceramography. The ceramics made of SIC H.C. Starck presentes higher density and higher mechanical resistance than the others. While the samples of ceramicsm in wich the SIC of Microservice and a 10-percent of YAG as an additive was used, presented the highest homogeneity and mechanical resistance and hardness values closets to the values from those made of importes raw-materials. These results show it is possible to use ceramics, made of Brazilian sources for ballistica armor purposes.
Orientador: Elson de Campos
Coorientador: Demétrio Bastos Neto
Banca: Marcelo dos Santos Pereira
Banca: Francisco Cristovão L. de Melo
Banca: Gustavo Pain Valença
Banca: Olivério Moreira de Macedo Silva
Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:14:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo8648_1.pdf: 10444515 bytes, checksum: 3b4615e6fb38812cb81e860a88235fcc (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
O objetivo deste trabalho foi induzir a absorção UV de vidros soda-cal sílica por irradiação gama, bem como avaliar as propriedades mecânicas, elétricas e a microestrutura do policarbonato (PC), com e sem tratamento térmico, e do compósito epóxi-vidro, com a finalidade de se obter um protótipo para linhas de transmissão composto por uma cadeia de isoladores de vidro absorvedor de radiação UV solar e escudos balísticos contra a quebra da parte vítrea por vandalismo. Vidros soda-cal sílica foram irradiados com fonte de 60Co em doses de 0,5 kGy a 50 kGy e apresentaram um aumento substancial na absorção UV: o comprimento de onda de corte (cut-off) passou de 295 nm para valores acima de 600 nm, dependendo da dose de irradiação. Notou-se a instabilidade dos centros de cor induzidos pela irradiação gama acima de 10 kGy, em temperatura ambiente, através de medidas de densidade óptica relativa e alterações nos espectros UV-Vis monitoradas por cerca de um ano e dois meses. A estabilização dos centros de cores induzidos ocorreu em torno de 40 dias após a irradiação. Ensaios de alta tensão numa cadeia com dezesseis isoladores de vidro, sendo nove quebrados (condição de isolamento mínimo) em diferentes arranjos, mostraram que a colocação de escudos de PC não prejudicou o desempenho elétrico da cadeia. Ademais, a distribuição uniforme dos isoladores inteiros ao longo da cadeia foi responsável pelo maior valor de tensão disruptiva. Propriedades mecânicas do PC e compósito epóxi-vidro foram avaliadas por ensaios de tração, impacto Charpy e medidas de microdureza. A análise termogravimétrica mostrou que até 300°C não houve perda de massa no compósito e PC; foi obtida uma correlação linear positiva entre a temperatura de transição vítrea e a rigidez dielétrica desses materiais. No entanto, o tratamento térmico do PC até 180°C no forno elétrico, acima da temperatura de transição vítrea, ocasionou a formação de bolhas no interior das amostras, indicando um estágio de degradação do material caracterizado por maior microdureza, menor rigidez dielétrica e fragilização do polímero em relação ao PC íntegro. Um dispositivo de impacto foi desenvolvido especialmente para simular o impacto de projéteis de armas de fogo em laboratório e avaliar a resistência ao impacto de isoladores de vidro e escudos balísticos. No ensaio balístico com munições e armas diversas, incluindo carabina Puma 38, o material compósito epóxi-vidro na espessura de 10 mm protegeu todos os isoladores de vidro em cadeia um desempenho não obtido com o PC de 12 mm

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Christiano Gianesi Bastos Andrade.pdf: 4665123 bytes, checksum: 8d1e670ead9649307d1227e06331c6af (MD5) Previous issue date: 2011-05-05
Fundo Mackenzie de Pesquisa
The ballistic-resistant glass is composed of layers of glass, polycarbonate or the like, or a polyurethane and poly(vinyl butyral) resin through an autoclaving process joins materials by obtaining the desired properties. The thickness and the quantity of blades vary with the level of ballistic resistance to be attained. Each manufacturer has its own composition and the Brazilian Army is responsible for certification of glasses. The delamination occurs with aging of the glass with ballistic resistance. Knowledge of the change in mechanical properties due to delamination of the glass is an important data due to use of they. Were compared the properties of glass samples irradiated by gama irradiation with glass samples not irradiated. The tests used were atomic absorption spectrometry, hardness, compression, flexure stress rupture testing, and testing ballistic tunnel test according to standard ballistic - NBR 15000. The data showed that samples irradiated are less resistant in tensile strength and ballistic test.
O vidro com resistência balística é composto por camadas de vidro, policarbonato ou similares, poliuretano e poli(vinil butiral) e uma resina que por meio de um processo de autoclavagem une os materiais obtendo as propriedades desejadas. As espessuras bem como, a quantidade de lâminas variam de acordo com o nível de resistência balística que se deseja alcançar. Cada fabricante possui sua própria composição sendo o Exército Brasileiro o responsável pela certificação dos vidros com resistência balística. A delaminação ocorre com o envelhecimento do vidro com resistência balística. O conhecimento da alteração das propriedades mecânicas relacionado a delaminação do vidro é um importante dado em razão da utilização dos mesmos. Compararam-se as propriedades das amostras de vidro exposto à radiação gama com amostras de vidro não irradiados. Os ensaios utilizados foram espectrometria de absorção atômica, dureza, compressão, tensão de ruptura à flexão em três pontos e o ensaio balístico em túnel de prova segundo a norma de balística - NBR 15000. Os dados mostraram que as amostras irradiadas possuíam menor resistência no ensaio de flexão em três pontos e também apresentaram menor resistência no ensaio balístico.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais – PPGCEM da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, como requisito à obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais.
Alumina é comumente utilizada em blindagens compostas, devido a sua maior disponibilidade e melhor relação custo/beneficio, comparadas as demais cerâmicas técnicas. No entanto, a alumina apresenta baixa tenacidade à fratura e esta propriedade esta relacionada à resistência a múltiplos impactos. Com o intuito de melhorar o desempenho balístico da blindagem, e consequentemente melhorar a durabilidade em campo, uma alternativa poderia ser utilizar cerâmicas multicamadas. Sendo assim, neste estudo foi avaliado o efeito do número de camadas de alumina (2 e 3 camadas) e da espessura da camada intermediaria (0,5 e 1 mm) da estrutura multicamadas à base de alumina/epóxi. Foi também avaliado o efeito da adição de fibra de vidro como material de reforço da camada de epóxi. As propriedades mecânicas das aluminas estudadas foram determinadas por meio de tenacidade à fratura em três pontos, módulo de elasticidade e microdureza Knoop. Não ocorreu variação significativa nas propriedades mecânicas com a redução da espessura da alumina. Foi realizado ensaio de resistência à flexão em três pontos, para as aluminas de 6, 3 e 2 mm de espessura e estruturas multicamadas. Com a redução da espessura ocorreu uma diminuição na resistência, devido ao aumento do defeito natural. O desempenho balístico dos painéis em mosaico de Al2O3/Al foi avaliado por meio de ensaio balístico DOP com projétil 7,62 mm perfurante, conforme norma NIJ 0108.01 (nível IV). Os resultados do ensaio balístico indicaram que, com o aumento do número de camadas, a resistência balística diminui, ou seja, a profundidade de penetração do projétil (DOP) aumenta. No entanto, comparando as estruturas de 2 e 3 camadas, com o aumento do número de camadas a área danificada diminui. Com o aumento da espessura da camada de epóxi a DOP diminuiu. A elevada espessura da camada de epóxi aumentou a parcela de fratura por esforço de flexão durante o impacto. As condições com 0,5 mm de epóxi apresentaram melhor desempenho, comparadas com as de 1 mm nas mesmas condições (mesmo número de camadas). As estruturas com adição de fibra de vidro não apresentaram melhoras comparadas as sem fibra nas mesmas condições.

O desenvolvimento técnico e científico em torno das blindagens tem procurado contrariar o constante aperfeiçoamento dos projéteis e do seu poder de penetração. Para cumprir este objetivo, é necessário recorrer a soluções inovadoras tanto em termos dos materiais utilizados no fabrico, como ao nível do formato da própria blindagem. Com este trabalho pretende-se dar os primeiros passos na produção e teste de materiais em situação de tiro real, bem como na modelação e simulação dos mesmos com o objetivo de adquirir capacidades, técnicas e procedimentos para trabalhos futuros. O trabalho teve início com a realização da pesquisa bibliográfica sobre vários aspetos desde o fabrico até à avaliação do desempenho de blindagens balísticas. O trabalho teórico desta tese incidiu na modelação por elementos finitos dos elementos balísticos (proteções e projétil) tendo como objetivo a simulação numérica da sua interação em condições de impacto. O trabalho experimental foi realizado no campo de tiro da Escola das Armas onde foram testados os alvos com os materiais compósitos produzidos e com placas de alumínio, com diferentes combinações. A análise de resultados permitiu comparar e avaliar as diferenças entre as estimativas teóricas e as suas limitações com as observações experimentais do tiro real.
The scientific and technological development of armors is always trying to match the constant improvement of weapons and their piercing power, many of these are developed for specific purposes to increase their ability to protect people and equipment. To achieve this objective, it is often necessary to use innovative solutions, in terms of the materials used in the manufacture and in the type of the armor itself. This dissertation intends to take the first steps in the production and testing of ballistic protection materials in real shooting situation, as well as modeling and simulation of the same with the purpose of acquiring skills, techniques and procedures for future work. This work began with the search of literature on several aspects from manufacturing until evaluation shields ballistic performance. The theoretical work of this thesis focused on the modeling finite element ballistic elements (protections and projectile) with the objective of numerical simulation of their interaction in impact conditions.The experimental work was performed in the shooting range of the Escola das Armas where targets were tested with the produced composite materials and aluminum plates, with different combinations. The results analysis allowed to compare and evaluate the differences between the theoretical approximations and their limitations with experimental observations of actual shooting.

Desde os primórdios da história, o ser humano tem procurado criar e aperfeiçoar mecanismos que o protejam das agressões do inimigo. Neste sentido, o desenvolvimento técnico e científico em torno das blindagens tem procurado contrariar o constante aperfeiçoamento dos projécteis e do seu poder de penetração. De facto, as blindagens são muitas vezes desenvolvidas para fins específicos de forma a aumentar o seu desempenho na protecção de pessoas e equipamentos. Para cumprir este objectivo, é muitas vezes necessário recorrer a soluções inovadoras, tanto em termos dos materiais e da respectiva qualidade/quantidade utilizada no fabrico, como ao nível do formato da própria blindagem. A avaliação do desempenho das blindagens é extremamente importante para garantir a segurança do utilizador nas mais diversas actividades, tanto militares, como civis. No entanto, esta informação é considerada muitas vezes sigilosa pelo risco que representa para a sociedade militar e civil, e/ou por fortes interesses económicos por parte das empresas que comercializam estes equipamentos de protecção. Quando realizada, esta avaliação restringe-se geralmente a aspectos meramente qualitativos, tais como a verificação do dano produzido pelo projéctil. No entanto, não é usual avaliar o valor da energia remanescente de impacto que, não sendo absorvida pela blindagem, é transmitida ao utilizador ou equipamento. Por outras palavras, será a não penetrabilidade da blindagem uma condição suficiente para garantir a segurança? A presente investigação incidiu no desenvolvimento de uma metodologia experimental inovadora que permita quantificar a energia remanescente de impacto, transmitida através da blindagem ao utilizador, a quando da interacção com o projéctil. Para permitir realizar os ensaios balísticos em condições laboratoriais controladas foi desenvolvido um sistema de impulsão electromagnética que possibilita a ausência de ruído, de fumos ou clarões, consentindo o disparo de diferentes tipos de projécteis com ajuste contínuo da energia de impacto. Para testar a metodologia desenvolvida foram utilizadas blindagens representativas das actividades do Exército Português. De facto, o contributo do presente trabalho permite preencher uma lacuna na avaliação de blindagens, apresentando-se como uma mais-valia, na medida que poderá ser utilizado futuramente pelo Exército Português para uma avaliação independente de blindagens.
Since the earliest Civilizations, men have sought to develop armours for extra protection against enemies’ aggressions. In this sense, the scientific and technical development of armours counteracts the constant improvement of the weapons and their piercing power. In fact, the armours are often developed for specific purposes in order to enhance their performance in protecting people and equipment. To meet this objective, it is often necessary to use innovative solutions, in terms of materials and their quality/quantity used in the manufacture and the type of the armour itself. The armour efficiency evaluation is extremely important to ensure the safety of the user in many activities, both military and civilian. However, this information is usually considered confidential, due to the risk that it poses to the military and civil society, and/or the strong economic interests of the companies that commercialize protective equipment. When these tests are performed, the results are generally restricted to merely qualitative aspects, such as the damage done by the projectile. However, it is not common to assess the value of the remaining energy of the impact that is not absorbed by the armour, which is transmitted to the user or equipment. In other words, is it sufficient the piercing of the armour to ensure the safety of the user? The present thesis focused on the development of an innovative experimental methodology to quantify the residual energy transmitted through the armour to the user from the impact of the projectile. To allow the necessary ballistic tests under controlled laboratory conditions, a new electromagnetic impulse system has been developed. It has the advantages of the absence of noise, smoke or lights, and also allows testing different types of projectiles with continuous adjustment of the impact energy. The test methodology was assessed with different types of armour in service at the Portuguese Army. In fact, the present work fills the gap in the evaluation of personal armours, as an asset that can be applied in the future by the Portuguese army for an independent evaluation of personal armours.

The need for better and lighter armoured concepts is ever increasing. Weather due to the challenges of the modern theatre of war, which require the vehicles to easily move in dense urban areas and in vast soft grounded deserts, or by the nature of the increasingly ingenious threats, traditional armour solutions fail to provide adequate protection. The current work is part of a project intended to develop an armour solution that incorporates cork in its composition. This work focuses on the study of metal alloys and their mechanical characterization at low strain rates. For this purpose, a look is taken into the history and evolution of armoured vehicles and the characteristics of the different materials adopted in the course of armour development. The basic concepts associated with metal alloys loading and deformation behaviour are described as well as the methodology usually employed when preforming mechanical characterization of metals. In order to determine the material constants required to create the strain hardening parameter of the Johnson-Cook constitutive material model, quasi-static tests are conducted in 45 specimens composed of three rolling directions (0º, 45º and 90º) of 5 mm and 10 mm thick AW- 5083-H111 aluminium alloy and 2.2 mm thick Ramor 500 steel alloy. The strain data is processed through strain gauges applied in the specimens’ surface and an in-house integrated digital image correlation technique. The experimental results show that the digital image correlation technique employed in this study offers good results compared to both the strain gauge data and the similar examples from the literature. It is also possible to note the difference in behaviour in the three cutting directions in both alloys. Dynamic strain aging and instabilities of high frequency oscillation phenomena are recorded on the aluminium alloy, just as expected from high magnesium content alloys. The strain hardening constants and the Cockcroft-Latham failure criterion are successfully extrapolated and compared to similar materials. As a general conclusion, this work creates a good foundation for the full material characterisation on the larger spectrum of strain rates and will allow for the future research necessary for the main project.
A necessidade para melhores e mais leves conceitos de blindagens é sempre crescente. Quer devido às dificuldades do campo de batalha moderno, que requerem que os veículos se movam facilmente nas densas áreas urbanas e em vastos desertos de terreno macio, quer pela natureza crescentemente engenhosa das ameaças, as blindagens tradicionais falham em fornecer proteção adequada. O presente trabalho, faz parte de um projeto com o propósito de desenvolver uma solução de blindagem que incorpore cortiça na sua composição. Este estudo irá focar-se em ligas metálicas e a sua caracterização mecânica a baixas taxas de deformação. Para este fim, é feita uma breve revisão da história e evolução de veículos blindados e as características dos diferentes materiais empregados no desenvolvimento de blindagens. Os conceitos básicos associados com o comportamento de carregamento e deformação de ligas metálicas são descritos assim como a metodologia normalmente utilizada aquando da execução da caracterização mecânica de metais. A fim de determinar as constantes do material necessárias para a criação do parâmetro de endurecimento de deformação do modelo constitutivo de material de Johnson-Cook, são realizados testes quase estáticos em 45 provetes compostos pelas três direções de rolamento (0º,45º e 90º) de alumínio AW-5083-H111 de 5 mm e 10 mm de espessura e aço Ramor 500 de 2,2 mm de espessura. Os dados da deformação são processados a partir de extensómetros aplicados na superfície dos provetes e por uma técnica de correlação digital de imagem caseira. Os resultados experimentais mostram que a técnica de correlação digital de imagem empregada neste estudo oferece bons resultados quando comparado com os dados dos extensómetros e com exemplos de materiais semelhantes da literatura. Também é possível denotar o comportamento diferenciado nas três direções de corte em ambas as ligas. Os fenómenos de envelhecimento dinâmico da deformação e instabilidades de oscilação de elevada frequência são registados na liga de alumínio, tal como esperado de ligas de elevado teor de magnésio. As constantes do endurecimento da deformação e do critério de falha de Cockcroft-Latham são extrapoladas com sucesso e comparadas com materiais semelhantes. Como conclusão geral, este trabalho cria uma boa fundação para a completa caracterização dos materiais num maior espetro de velocidades de deformação e vai permitir realizar a investigação necessária para o projeto principal.