Деформирование и разрушение слоистых тканевых пластин при локальном ударе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.06, кандидат технических наук Долганина, Наталья Юрьевна

• Долганина, Наталья Юрьевна
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Долганина, Наталья Юрьевна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Классификация и устройство СИБ.

1.2. Методика испытаний СИБ.

1.3. Характеристики арамидных волокон и тканей на их основе.

1.4. Процессы взаимодействия ткани с индентором.

1.5. Моделирование удара индентора о тканевую структуру.

1.6. Задачи исследования.

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ АРАМИДНЫХ НИТЕЙ И РЕГИСТРИРУЮЩЕЙ СРЕДЫ (ТЕХНИЧЕСКОГО ПЛАСТИЛИНА).

2.1. Определение механических характеристик арамидных нитей.

2.2. Определение механических характеристик регистрирующей среды.

Глава 3. МЕТОДИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ ТКАНЕВЫХ ПЛАСТИН И ТЕХНИЧЕСКОГО ПЛАСТИЛИНА ПРИ ЛОКАЛЬНОМ УДАРЕ.

3.1. Геометрическая сторона моделирования тканевых пластин.

3.2. Физическая сторона моделирования тканевых пластин, технического пластилина и индентора.

3.3. Верификация модели нити как элемента ткани.

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ТКАНЕВЫХ ПЛАСТИН РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ИНДЕНТОРАМИ.

4.1. Динамическое взаимодействие индентора с одним слоем ткани полотняного, саржевого, сатинового переплетений, размером 5x5, 10x10, 20x20, 30x30 см (нити не разрушаются).

4.2. Динамическое взаимодействие одного слоя ткани размером 30x30 см сатинового переплетения с индентором, ударяющим в центр ткани под углами 0° - 60° к нормали поверхности ткани (нити не разрушаются).

4.3. Динамическое взаимодействие индентора с одним слоем ткани полотняного, саржевого, сатинового переплетений, размером 5x5, 10x10, 20x20, 30x30 см (нити разрушаются).

4.4. Расчетное и экспериментальное исследование динамического взаимодействия индентора и тканевых пластин, состоящих из 1 - 5 слоев ткани размером 10x10 см с возможностью разрушения нитей, расположенных на пластилиновом основании.

4.5. Расчеты динамики удара на высокопроизводительном вычислительном кластере «СКИФ Урал».

4.6. Расчетные исследования динамического нагружения тканевых пластин полотняного переплетения из одного и пяти слоев ткани размером 5x5 см, а также размером 30x30 см (нити могли разрушаться) с использованием одного, двух, четырех и восьми ядер с узла вычислительного кластера

СКИФ Урал».

4.7. Расчетные и экспериментальные исследования динамического нагружения 10 слоев ткани сатинового переплетения размером

30x30 см.

4.8. Рекомендации для практики.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Деформирование и разрушение слоистых тканевых пластин при локальном ударе»

Актуальность темы. Многослойная тканевая пластина при динамическом локальном нагружении как расчетная схема может соответствовать широкому спектру объектов - от корпусных элементов транспортных конструкций до средств индивидуального бронирования (СИБ или бронежилетов) различных уровней защиты. В ГОСТ Р 50744-95 представлено 10 уровней угрозы, которым соответствуют различные по конструкции СИБ: легкие (1 и 2 класса), представляющие собой слоистые тканевые пластины различной толщины, и комбинированные (от 3 до 6а класса), в которых слоистая тканевая пластина усилена с лицевой стороны жесткими элементами из металла или керамики. Современные тенденции проектирования комбинированных СИБ высоких уровней защиты требуют, чтобы металл или керамика пробивались, притупляя или разрушая сердечники пуль, снижали их скорость до уровня, соответствующего надежной работе тыльной тканевой пластины. Таким образом, тканевые пластины, как важный элемент конструкции, должны обеспечить одинаково допустимое травмирование тела человека в СИБ любых уровней защиты, которое при стандартных испытаниях оценивают по деформации тканевой пластины - глубине следа в регистрирующей среде (техническом пластилине с определенными свойствами).

В легких классах СИБ грудная и спинная пластины содержат несколько десятков слоев высокопрочных тканей различного переплетения (саржа, сатин, полотно и др.). Нагружение тканевых пластин происходит инденторами (пулями, осколками), отличающимися формой (острый или притуплённый носок), калибром, длиной, скоростью соударения, углом между вектором скорости и нормалью к поверхности, координатами точки удара и др. Все эти факторы могут существенно влиять на прочность тканевых пластин и уровень травмирования тела человека.

При локальном ударе в тканевой пластине возникают сложные физические явления: динамическое деформирование с распространением ударных волн, большие прогибы, образование и исчезновение множественных фрикционных контактов, вытягивание и разрушение нитей и др. Все это существенно затрудняет теоретический анализ проблемы локального ударного взаимодействия тканевой пластины с индентором. Поэтому в настоящее время при разработке новых конструкций многослойных тканевых пластин, отличающихся меньшей массой, высокой надежностью, опираются, в основном, на натурный многофакторный эксперимент [32, 52, 54, 55, 73], что приводит к удлинению сроков проектирования и увеличению стоимости этапа доводки (и изделия в целом), не позволяет выявить влияние различных факторов на прочность и уровень травмирования.

Однако интенсивное развитие вычислительной техники, появление суперкомпьютеров в последние годы, делает возможным решение все более сложных задач динамики деформирования и разрушения многослойных тканевых пластин на основе уточненных расчетных моделей, эффективных численных методов и современных алгоритмов параллельных вычислений. Все это определяет актуальность данной работы, позволяя сместить центр тяжести исследований в область математического моделирования многослойных тканевых пластин, ускорения процесса анализа и отбора вариантов, оставив за экспериментом лишь этап финальной оценки полученного перспективного проекта.

Цель исследования заключается в разработке расчетных моделей многослойной тканевой пластины для численной оценки ее деформируемости и прочности при динамическом локальном нагружении с использованием суперкомпьютерных вычислений.

Научная новизна работы.

1. Впервые разработаны малопараметрические модели плоских тканевых структур, отличающиеся учетом характера переплетения нитей с возможностью образования фрикционных контактов и больших относительных смещений нитей.

2. Показана возможность использования модели ортотропной пластины с одной точкой интегрирования по толщине, с малыми поперечно-сдвиговыми свойствами для замены арамидной нити в составе плоской ткани и ее разрушения по критерию наибольшего растягивающего напряжения.

3. Показана возможность использования модели упругопластического тела с пределом текучести, зависящим от скорости нагружения для замены технического пластилина (регистрирующей среды, имитирующей реакцию тела человека на локальный удар).

4. Показана возможность замены реальной многослойной тканевой пластины эквивалентной пластиной с меньшим числом слоев при оценке ее прочности при локальном ударе, и предложены новые способы декомпозиции задачи при ее решении на многопроцессорных системах.

Достоверность результатов и выводов в работе обосновывается сопоставлением численных результатов с известными теоретическими и с экспериментальными данными, применением апробированных численных методов и пакетов прикладных программ.

Практическая значимость работы. Разработанные в диссертации модели и методы расчета деформируемости и прочности при локальном ударе тканевой пластины позволяют провести детальный анализ для выявления наиболее важных факторов, влияющих на эффективность защиты; оперативно оценить величину баллистического предела тканевой пластины, и дать оценку уровня травмирования тела человека. Результаты исследований внедрены в практику работы ЗАО «ФОРТ Технология» (г. Москва), о чем имеется соответствующий акт.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях: 1-ой всероссийской конференции пользователей программы LS-DYNA (Снежинск, 2005), Finite element modeling of textiles and textile composites (St.-Petersburg, 2007), Параллельные вычислительные технологии (Уфа, 2010), Инновационные направления в расчетах прочности с использованием суперкомпьютеров и грид-технологий (Кыштым, 2010) и научно-технических конференциях Южно-Уральского государственного университета (Челябинск, 2009 - 2010).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 175 источников, приложений; изложена на 128 страницах машинописного текста; содержит 49 рисунков, 16 таблиц. В приложения включены вспомогательные материалы.

Заключение диссертации по теме «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры», Долганина, Наталья Юрьевна

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Определены механические характеристики арамидных нитей Русар® номинальной линейной плотности 58,8 текс и регистрирующей среды (технического пластилина). Получено, что нить ведет себя упруго вплоть до разрушения с модулем упругости Е = 140 ± 5 ГПа и пределом прочности од = 3,0 ±0,16 ГПа. Экспериментальные исследования показали, что материал технического пластилина является упругопластическим с зависимостью предела текучести от скорости деформирования. Модуль упругости технического пластилина Е = 0,7 ± 0,1 МПа, плотность р ~ 1800 кг/м3, зависимость предела текучести ат (МПа) от скорости деформирования 5 имеет вид аг(ё)«0,94(в)°'15

2. Впервые разработаны малопараметрические модели тканевых структур, позволившие построить простейшую адекватную модель ткани с плоским переплетением (полотно, саржа, сатин).

3. В пакете программ ЬЗ-БУМА впервые получено решение задачи динамического деформирования и разрушения одного слоя ткани полотняного, саржевого и сатинового переплетений размерами 5x5, 10x10, 20x20, 30x30 см. Индентор имел скорость 445 м/с. При исследовании ударного на-гружения тканей без учета разрушения нитей получено, что темп роста первых главных напряжений зависит от характера переплетения нитей, а также размера ткани (больше размер - выше уровень напряжений в ней).

При исследовании ударного нагружения тканей с учетом разрушения нитей получено, что ткани размером 5x5 см не пробиваются. Ткани размером больше, чем 5x5 см саржевого и полотняного переплетений пробиваются, причем потеря скорости в случае саржевого переплетения выше, чем в случае полотняного на 1.22% в зависимости от размера ткани. Потеря скорости в случае тканей с сатиновым переплетением во всех случаях ниже, т.к. индентор раздвигает нити.

4. Рассмотрены несколько случаев динамического нагружения инденто-ром одного слоя ткани сатинового переплетения размером 30x30 см под разными углами к нормали поверхности ткани. Самым опасным оказался случай в 30° к нормали, но если снизить до нуля коэффициент трения между тканью и индентором, то самым опасным будет случай нагружения по нормали.

5. Моделирование процессов динамического нагружения многослойных пластин реальных размеров (30x30 см) с использованием технологии параллельных вычислений (это задачи с множественными контактами) показало, что увеличение количества ядер не влечет за собой такое же уменьшение времени расчета (нелинейная масштабируемость). С определенного момента дальнейшее увеличение количества ядер дает минимальный выигрыш во времени счета, а последующее наращивание количества ядер приводит уже к увеличению времени расчета (увеличивается количество межпроцессорных обменов). В результате проведенных исследований по масштабируемости, было получено, что декомпозицию объектов необходимо обеспечивать таким образом, чтобы контактные зоны приходились на минимальное количество ядер, назначать минимально возможное количество контактирующих объектов.

6. Для более эффективного использования компьютерных ресурсов впервые была предложена концепция замены группы слоев в многослойной тканевой пластине эквивалентной по массе двух- или трехслойной пластиной, в которой слои имеют возможность разрушения.

7. Для описания характеристической кривой «скорость удара У0 - остаточная скорость ¥г» предложена новая зависимость с двумя свободными параметрами: баллистический предел и коэффициент чувствительности к. Численные и экспериментальные данные при определении баллистического предела хорошо согласуются между собой (разница не превышает 4% для всех рассмотренных случаев).

8. При разработке новых более эффективных по массе моногослойных тканевых пластин необходимо использовать градиентные структуры: в верхних слоях нити должны быть минимально искривлены, т.к. напряжения в более прямых нитях ниже, чем в более искривленных; коэффициент трения в верхних слоях должен быть снижен, чтобы уменьшить влияние сверхзвукового удара; тыльные слои должны быть выполнены из тканей с сильно искривленными нитями и высоким коэффициентом трения, чтобы увеличить энергию на вытягивание нитей; между наружными и тыльными слоями многослойных тканевых пластин нужно сделать зазор, чтобы снизить скорость индентора за счет вытягивания нитей в наружных слоях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Долганина, Наталья Юрьевна, 2010 год

1. Аптуков, В.Н. Проникание: механические аспекты и математическое моделирование (обзор) / В.Н. Аптуков // Проблемы прочности. 1990. -№ 2. - С. 60 - 68.

2. Бова, В.Г. Концепция построения мягкого бронежилета для максимальной реализации свойств арамидных нитей / В.Г. Бова // Рабочая одежда и средства индивидуальной защиты. 2001. - № 2(10). - С. 11-15.

3. Высокопроизводительный вычислительный кластер «СКИФ Урал». -http://supercomputer.susu.ru/computers/ckifural/.

4. ГОСТ Р 50744 95. Бронеодежда. Классификация и общие технические требования. Прин. Постановлением Госстандарта России от 09.09.98 № 345. Введ. с изм. № 1 (01.01.1999).-М. 1995.

5. Динамика удара / под ред. С.С. Григоряна М.: Мир, 1985. - 296 с.

6. Долганина, Н.Ю. Влияние типа переплетения нитей на прочность тканей при локальном ударе / Н.Ю. Долганина, С.Б. Сапожников // Зимняя школа по механике сплошных сред (четырнадцатая). Тезисы докладов. — Екатеринбург: УрО РАН, 2005. С. 102.

7. Долганина, Н.Ю. Оценка баллистического предела и прогиба многослойных тканевых пластин при ударе индентором / Н.Ю. Долганина // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». 2010. - Вып. 15. - № 10(186). -С. 17-23.

8. Долганина, Н.Ю. Оценка баллистического предела тканевых бронепа-кетов и тупой травмы тела человека / Н.Ю. Долганина // Компьютерный инженерный анализ: материалы 4-й Российской научно-технической конференции. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2008. - С. 48-49.

9. Каталог арамидной продукции ОАО «Каменскволокно». -http://www.aramid.ru/articles.php?lng=ru&pg=497.

10. Композиционные материалы: Справочник / В.В. Васильев,

11. B.Д. Протасов, В.В. Болотин и др.; под общ. ред. В.В Васильева, Ю.М. Тарнопольского М.: Машиностроение, 1990. - 512 с.

12. Методы исследования прочностных характеристик высокомодульных нитей и тканых материалов: Учеб. пособие / С.Б. Сапожников, О.С. Буслаева, A.B. Понькин, С.И. Шульженко Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2001.-23 с.

13. Муйземнек, А.Ю. Математическое моделирование процессов удара и взрыва в программе LS-DYNA: учебное пособие / А.Ю. Муйземнек, A.A. Богач Пенза: Информационно-издательский центр ПТУ, 2005. -106 с.

14. Рахматулин, Х.А. Прочность при интенсивных кратковременных нагрузках / Х.А. Рахматулин, Ю.А. Демьянов. М.: ГИФМЛ, 1961. - 339 с.

15. Сапожников, С.Б. Дефекты и прочность армированных пластиков /

16. C.Б. Сапожников. Челябинск: ЧГТУ, 1994. - 164 с.

17. Свирида, B.C. К вопросу совершенствования средств индивидуальной защиты саперов / B.C. Свирида, Р.В. Титов // Вестник Российской военно-медицинской академии. 2009. - № 4. - С. 152 - 155.

18. Тканные конструкционные композиты: пер. с англ. / под ред. Т.-В. Чу, Ф. Ко.-М.: Мир, 1991.-432 с.

19. Adoum, М. Numerical modelling of impacts on ski safety nets / M. Adoum // 4th European LS-DYNA Users Conference: Proceedings of the European Users Conference (22-23 May 2003, Ulm). 2003. - P. G-I-01 - G-I-06.

20. Afshari, M. High Performance Fibers Based on Rigid and Flexible Polymers / M. Afshari, D J. Sikkema, K. Lee, M. Bogle // Polymer Reviews. 2010. -Vol. 46. - No. 1. - P. 230 - 274.

21. Afshari, M. High performance fibers based on rigid and flexible polymers / M. Afshari, D J. Sikkema, K. Lee, M. Bogle // Polymer Reviews. 2008. -Vol. 48.-P. 230-274.

22. Ahmad, M.R. Effect of fabric stitching on ballistic impact resistance of natural rubber coated fabric systems / M.R. Ahmad, W.Y.W. Ahmad, J. Salleh, A. Samsuri // Materials and Design. 2008. - Vol. 29. - P. 1353 - 1358.

23. Bahei-El-Din, Y.A. A micromechanical model for damage progression in woven composite systems / Y.A. Bahei-El-Din, A.M. Rajendran, M.A. Zikry // International Journal of Solids and Structures. 2004. - Vol.41. - P. 2307 -2330.

24. Barauskas, R. Computational analysis of impact of a bullet against the multilayer fabrics in LS-DYNA / R. Barauskas, A. Abraitiene // International Journal of Impact Engineering. 2007. - Vol. 34. - P. 1286 - 1305.

25. Barauskas, R. Multi-Scale Modelling of Textile Structures in Terminal Ballistics / R. Barauskas // 6th European LS-DYNA Users Conference: Proceedings of the European Users Conference (29-30 May 2007, Gothenburg). 2007. -P. 4-142-4-154.

26. Bazhenov, S. Dissipation of energy by bulletproof aramid fabric / S. Bazhenov // Journal of materials science. 1997. - Vol. 32. - P.4167 - 4173.

27. Billon, H.H. Models for the ballistic impact of fabric armour / H.H. Billon, D.J. Robinson // International Journal of Impact Engineering. 2001. - Vol. 25. -P. 411 -422.

28. Boisse, P. A mesoscopic approach for the simulation of woven fibre composite forming / P. Boisse, B. Zouari, A. Gasser // Composites Science and Technology. 2005. - Vol. 65. - P. 429 - 436.

29. Bragov, A.M. Use of the Kolsky Method for Confined Tests of Soft Soils / A.M. Bragov, G.M. Grushevsky, A.K. Lomunov // Experimental Mechanics. -1996.-Vol. 36.-No. 3.-P. 237-242.

30. Broos, H. Explicit FE modeling of ballistic impact on textile armour systems / H. Broos, K. Herlaar // Finite element modelling of textiles and textile composites. St-Petersburg, 2007. - CD edition.

31. Brown, D. A system for the automatic generation of solid models of woven structures / D. Brown, M. Morgan, R. Mcllhagger // Composites: Part A. 2003. -Vol. 34.- P. 511-515.

32. Carr, D.J. Failure mechanisms of yarns subjected to ballistic impact / D.J. Carr // Journal of materials science letters. 1999. - Vol. 18. - P. 585 - 588.

33. Carvelli, V. A homogenization procedure for the numerical analysis of woven fabric composites / V. Carvelli, C. Poggi // Composites: Part A. 2001. -Vol. 32.-P. 1425-1432.

34. Cheeseman, B.A. Ballistic impact into fabric and compliant composite laminates / B.A. Cheeseman, T.A. Bogetti // Composite Structures. 2003. -Vol. 61.-P. 161-173.

35. Chen, Z. A micromechanical compaction model for woven fabric preforms. Part I: Single layer / Z. Chen, L. Ye, T. Kruckenberg // Composites Science and Technology. 2006. - Vol. 66. - P. 3254 - 3262.

36. Ching, T.W. Modelling ballistic impact on woven fabric with LS-DYNA / T.W. Ching, V.B.C. Tan // Computational Methods. 2006. - P. 1879 - 1884.

37. Chocron, S. Modeling and validation of full fabric targets under ballistic impact / S. Chocron, E. Figueroa, N. King, T. Kirchdoerfer, A.E. Nicholls, E. Sagebiel, C. Weiss, C.J. Freitas // Composites Science and Technology. 2010.

38. Colakoglu, M. Experimental and Numerical Investigations on the Ballistic Performance of Polymer Matrix Composites Used in Armor Design / M. Colakoglu, O. Soykasap, T. Ozek // Applied Composite Materials. 2007. - Vol. 14. -No. l.-P. 47-58.

39. Cork, C.R. The ballistic performance of narrow fabrics / C.R. Cork, P.W. Foster // International Journal of Impact Engineering. 2007. - Vol. 34. - P. 495 -508.

40. Deka, L.J. Multi-site impact response of S2-glass/epoxy composite laminates / L.J. Deka, S.D. Bartus, U.K. Vaidya // Composites Science and Technology. 2009. - Vol. 69. - No. 9. - P. 725 - 735.

41. Duan, Y. Finite element modeling of transverse impact on a ballistic fabric / Y. Duan, M. Keefe, T.A. Bogetti, B. Powers // International Journal of Mechanical Sciences. 2006. - Vol. 48. - P. 33 - 43.

42. Duan, Y. Modeling friction effects on the ballistic impact behavior of a single-ply high-strength fabric / Y. Duan, M. Keefe, T.A. Bogetti, B.A. Cheeseman // International Journal of Impact Engineering. 2005. -Vol. 31.-P. 996-1012.

43. Duan, Y. Modeling the role of friction during ballistic impact of a high-strength plain-weave fabric / Y. Duan, M. Keefe, T.A. Bogetti, B.A. Cheeseman // Composite Structures. 2005. - Vol. 68. - P. 331 - 337.

44. Durville, D. A Finite Element Approach of the Behaviour of Woven Materials at Microscopic Scale / D. Durville // Mechanics of Microstructured Solids, Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics. 2009. - Vol. 46. -P. 39-46.

45. Durville, D. Simulation of the mechanical behaviour of woven fabrics at the scale of fibers / D. Durville // International Journal of Material Forming. -2009.-Vol. 2.-P. 173- 176.

46. Galvez, V.S. Analysis of failure of add-on armour for vehicle protection against ballistic impact / V.S. Galvez, L.S. Paradela // Engineering Failure Analysis. 2009. - Vol. 16.-P. 1837- 1845.

47. Gower, H.L. Ballistic impact response of laminated composite panels / H.L. Gower, D.S. Cronin, A. Plumtree // International Journal of Impact Engineering. 2008. - Vol. 35.-P. 1000- 1008.

48. Goyal, D. Validation of full 3D and equivalent tape laminate modeling of plasticity induced non-linearity in 2x2 braided composites / D. Goyal, J.D. Whitcomb, X. Tang // Composites: Part A. 2008. - Vol. 39. - P. 747 - 760.

49. Grujicic, M. A meso-scale unit-cell based material model for the single-ply flexible-fabric armor / M. Grujicic, W.C. Bell, G. Arakere, T. He, B.A. Cheeseman // Materials and Design. 2009. - Vol. 30. - P. 3690 - 3704.

50. Grujicic, M. Development and verification of a meso-scale based dynamic material model for plain-woven single-ply ballistic fabric / M. Grujicic, W.C. Bell, T. He, B.A. Cheeseman // Journal of Material Science. 2008. -Vol. 43.-P. 6301 -6323.

51. Gu, B. Analytical modeling for the ballistic perforation of planar plain-woven fabric target by projectile / B. Gu // Composites: Part B. 2003. - Vol. 34. -P. 361 -371.

52. Gu, B. Finite element calculation of 4-step 3-dimensional braided composite under ballistic perforation / B. Gu, J. Xu // Composites: Part B. 2004. -Vol. 35.-P. 291-297.

53. Hallquist, J.O. et al, «LS-DYNA Keyword User's Manual v.970» / J.O. Hallquist Livermore Software Technology Corporation, 2003. - 1564 p.

54. Harel, H. Delamination Controlled Ballistic Resistance of Polyethylene/Polyethylene Composite Materials / H. Harel, G. Marom, S. Kenig // Applied Composite Materials. 2002. - Vol. 9. - P. 33 - 42.

55. Hiermaier, S. High Speed Impact Test and Simulation / S. Hiermaier, M. Boljen, I. Rohr // 7th European LS-DYNA Conference: Proceedings of the European Users Conference (14-15 May 2009, Salzburg). - 2009. - P. 1 - 9.

56. Hivet, G. Consistent 3D geometrical model of fabric elementary cell. Application to a meshing preprocessor for 3D finite element analysis / G. Hivet, P. Boisse // Finite Elements in Analysis and Design. 2005. - Vol. 42. - P.25 -49.

57. Iannucci, L. Progressive failure modelling of woven carbon composite under impact / L. Iannucci // International Journal of Impact Engineering. 2006. -Vol. 32.-P. 1013-1043.

58. Ivanov, I. Three-dimensional computional micro-mechanical model for woven fabric composites / I. Ivanov, A. Tabiei // Composite Structures. 2001. -Vol. 54.-P. 489-496.

59. Jacobs, M.J.N. Ballistic protection mechanisms in personal armour / M.J.N. Jacobs, J.L.J. Van Dingenen // Journal of materials science. 2001. -Vol. 36.-P. 3137-3142.

60. Ji, H. Compressive creep and indentation behavior of plasticine between 103 and 353 K / H. Ji, E. Robin, T. Rouxel // Mechanics of Materials. 2009. -Vol. 41.-P. 199-209.

61. Jin, L. A simplified microstructure model of bi-axial warp-knitted composite for ballistic impact simulation / L. Jin, H. Hu, B. Sun, B. Gu // Composites: PartB.-2010.-Vol. 41.-No. 5.-P. 337-353.

62. Karahan, M. An investigation into ballistic performance and energy absorption capabilities of woven aramid fabrics / M. Karahan, A. Kus, R. Eren // International Journal of Impact Engineering. 2008. - Vol. 35. - P. 499 - 510.

63. Karkkainen, R.L. A direct micromechanics method for analysis of failure initiation of plain weave textile composites / R.L. Karkkainen, B.V. Sankar // Composites Science and Technology. 2006. - Vol. 66. - P. 137 - 150.

64. Kawabata, S. The finite deformation theory of plain-weave fabrics Part III: The shear-deformation theory / S. Kawabata, M. Niwa, H. Kawai // J Text Inst. -1973.-Vol. 64.-P. 62-85.

65. Kawabata, S. The finite-deformation theory of plain-weave fabrics. Part I: The shear-deformation theory / S. Kawabata, M. Niwa, H. Kawai // J Text Inst. -1973.-Vol. 64.-P. 62-85.

66. Kawabata, S. The finite-deformation theory of plain-weave fabrics. Part I: The biaxial-deformation theory / S. Kawabata, M. Niwa, H. Kawai // J Text Inst. 1973. - Vol. 64. - P. 21 - 46.

67. King, M.J. A continuum constitutive model for the mechanical behavior of woven fabrics / M.J. King, P. Jearanaisilawong, S. Socrate // International Journal of Solids and Structures. 2005. - Vol. 42. - P. 3867 - 3896.

68. Koh, C.P. Response of a high-strength flexible laminate to dynamic tension / C.P. Koh, V.P.W. Shim, V.B.C. Tan, B.L. Tan // International Journal of Impact Engineering. 2008. - Vol. 35. - No. 6. - P. 559 - 568.

69. Lafitte, M.H. The fatigue behaviour of Kevlar-29 fibres / M.H. Lafitte, A.R. Bunsell // Journal of materials science. 1982. - Vol. 17. - P. 2391 - 2397.

70. Lee, Y.S. The ballistic impact characteristics of Kevlar woven fabrics impregnated with a colloidal shear thickening fluid / Y.S. Lee, E.D. Wetzel, N.J. Wagner // Journal of materials science. 2003. - Vol. 38. - P. 2825 - 2833.

71. Li, Z. FEM simulation of 3D angle-interlock woven composite under ballistic impact from unit cell approach / Z. Li, B. Sun, B. Gu // Computational Materials Science.-2010.-Vol. 49.-No. l.-P. 171-183.

72. Liechty, B.C. The use of plasticine as an analog to explore material flow in friction stir welding / B.C. Liechty, B.W. Webb // Journal of Materials Processing Technology. 2007. - Vol. 184. - P. 240 - 250.

73. Lim, C.T. Finite-element modeling of the ballistic impact of fabric armor / C.T. Lim, V.P.W. Shim, Y.H. Ng // International Journal of Impact Engineering. -2003.-Vol. 28.-P. 13-31.

74. Lim, C.T. Perforation of high-strength double-ply fabric system by varying shaped projectiles / C.T. Lim, V.B.C. Tan, C.H. Cheong // International Journal of Impact Engineering. 2002. - Vol. 27. - P. 577 - 591.

75. Littell, J.D. Effect of microscopic damage events on static and ballistic impact strength of triaxial braid composites / J.D. Littell, W.K. Binienda, W.A. Arnold, G.D. Roberts, R.K. Goldberg // Composites: Part A. 2009. -Vol. 40.-No. 12.-P. 1846-1862.

76. Lomov, S.V. Meso-FE modelling of textile composites: Road map, data flow and algorithms / S.V. Lomov, D.S. Ivanov, I. Verpoest, M. Zako, T. Kurashiki, H. Nakai, S. Hirosawa // Composites Science and Technology. -2007.-Vol. 67.-P. 1870- 1891.

77. Lomov, S.V. Textiele composites: modeling strategies / S.V. Lomov, G. Huysmans, Y. Luo, R.S. Parnas, A. Prodromou, I. Verpoest, F.R. Phelan // Composites: Part A. 2001. - Vol. 32. - P. 1379 - 1394.

78. Lua, J. A temperature and mass dependent thermal model for fire response prediction of marine composites / J. Lua, J. O'Brien, C.T. Key, Y. Wu, B.Y. Lat-timer // Composites: Part A. 2006. - Vol. 37. - P. 1024 - 1039.

79. Machalaba, N.N. Trends in the development of synthetic fibres for armor material / N.N. Machalaba, G.A. Budnitskii // Fibre chemistry. 2001. - Vol. 33. -No. 2.-P. 117-126.

80. Machalaba, N.N. Modern para-aramid fibres. The role of Tverkhimvolokno joint-stock company in the creation of an armos fibre plant / N.N. Machalaba // Fibre Chemistry. 1999. - Vol. 31. - No. 3. - P. 171 - 179.

81. Mamivand, M. A model for ballistic impact on multi-layer fabric targets / M. Mamivand, G.H. Liaghat // International Journal of Impact Engineering. -2010.-Vol. 37.-No. 7.-P. 806-812.

82. Gower, H.L. Ballistic impact response of laminated composite panels / H.L. Gower, D.S. Cronin, A. Plumtree // International Journal of Impact Engineering. 2008. - Vol. 35. - P. 1000 - 1008.

83. Goyal, D. Validation of full 3D and equivalent tape laminate modeling of plasticity induced non-linearity in 2x2 braided composites / D. Goyal, J.D. Whitcomb, X. Tang // Composites: Part A. 2008. - Vol. 39. - P. 747 - 760.

84. Grujicic, M. A meso-scale unit-cell based material model for the single-ply flexible-fabric armor / M. Grujicic, W.C. Bell, G. Arakere, T. He, B.A. Cheeseman // Materials and Design. 2009. - Vol. 30. - P. 3690 - 3704.

85. Grujicic, M. Development and verification of a meso-scale based dynamic material model for plain-woven single-ply ballistic fabric / M. Grujicic, W.C. Bell, T. He, B.A. Cheeseman // Journal of Material Science. 2008. -Vol. 43.-P. 6301 -6323.

86. Gu, B. Analytical modeling for the ballistic perforation of planar plain-woven fabric target by projectile / B. Gu // Composites: Part B. 2003. - Vol. 34. -P. 361 - 371.

87. Gu, B. Finite element calculation of 4-step 3-dimensional braided composite under ballistic perforation / B. Gu, J. Xu // Composites: Part B. 2004. -Vol. 35.-P. 291-297.

88. Hallquist, J.O. et al, «LS-DYNA Keyword User's Manual v.970» / J.O. Hallquist Livermore Software Technology Corporation, 2003. - 1564 p.

89. Harel, H. Delamination Controlled Ballistic Resistance of Polyethylene/Polyethylene Composite Materials / H. Harel, G. Marom, S. Kenig // Applied Composite Materials. 2002. - Vol. 9. - P. 33 - 42.

90. Martinez, M.A. Friction and wear behaviour of Kevlar fabrics / M.A. Martinez, C. Navarro, R. Cortes, J. Rodriguez, V. Sanchez-Galvez // Journal of materials science. 1993. - Vol. 28. - P. 1305 - 1311.

91. Miao, Y. Mechanics of textile composites: Micro-geometry / Y. Miao, E. Zhou, Y. Wang, B.A. Cheeseman // Composites Science and Technology. -2008. Vol. 68. - P. 1671 - 1678.

92. Muhi, R.J. The effect of hybridization on the GFRP behavior under high velocity impact / RJ. Muhi, F. Najim, M.F.S.F. de Moura // Composites: Part B. 2009. - Vol. 40. - No. 8. - P. 798 - 803.

93. Nadler, B. Multiscale constitutive modeling and numerical simulation of fabric material / B. Nadler, P. Papadopoulos, D.J. Steigmann // International Journal of Solids and Structures. 2006. - Vol. 43. - P. 206 - 221.

94. Naik, N.K. Ballistic impact behaviour of woven fabric composites: Formulation / N.K. Naik, P. Shrirao, B.C.K. Reddy // International Journal of Impact Engineering. 2006. - Vol. 32. - P. 1521 - 1552.

95. Naik, N.K. Composite structures under ballistic impact / N.K. Naik, P. Shrirao // Composite Structures. 2004. - Vol. 66. - P. 579 - 590.

96. National Institute of Technology Standard, NIJ Standard 0101.06 Ballistic Resistance of Body Armor. July, 2008.

97. Nilakantan G. Multiscale modeling of the impact of textile fabrics based on hybrid element analysis / G. Nilakantan, M. Keefe, T.A. Bogetti, J.W. Gillespie // International Journal of Impact Engineering. 2010. - Vol. 37. - No. 10. -P. 1056-1071.

98. Nilakantan, G. A Study of Material and Architectural Effects on the Impact Response of 2D and 3D Dry Textile Composites using LS-DYNA® / G. Nilakantan, M. Keefe, J.W. Gillespie, T.A. Bogetti, R. Adkinson // 7th European LS

99. DYNA Conference: Proceedings of the European Users Conference (14-15 May 2009, Salzburg). 2009. - P. 1 - 16.

100. Parsons, E.M. Impact of Woven Fabric: Experiments and Mesostructure-Based Continuum-Level Simulations / E.M. Parsons, T. Weerasooriya, S. Sarva, S. Socrate // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2010.

101. Peng, X. A dual homogenization and finit element approach for material characterization of textile composites / X. Peng, J. Cao // Composites: Part B. -2002.-Vol. 33.-P. 45-56.

102. Perig, A.V. Equal channel angular extrusion of soft solids / A.V. Perig, A.M. Laptev, N.N. Golodenko, Y.A. Erfort, E.A. Bondarenko // Materials Science and Engineering. 2010. - Vol. 527. - P. 3769 - 3776.

103. Phoenix, S.L. A new membrane model for the ballistic impact response and V50 performance of multi-ply fibrous systems / S.L. Phoenix, P.K. Porwal // International Journal of Solids and Structures. 2003. - Vol. 40. - P. 6723 - 6765.

104. Porwal, P.K. Modeling system effects in ballistic impact into multi-layered fibrous materials for soft body armor / P.K. Porwal, S.L. Phoenix // International Journal of Fracture. 2005. - Vol. 135. - P. 217 - 249.

105. Potluri, P. Analysis of tow deformations in textile preforms subjected to forming forces / P. Potluri, I. Parlak, R. Ramgulam, T.V. Sagar // Composites Science and Technology. 2006. - Vol. 66. - P. 297 - 305.

106. Potluri, P. Compaction modelling of textile preforms for composite structures / P. Potluri, T.V. Sagar // Composite Structures. 2008. - Vol. 86. - P. 177 -185.

107. Powell, D.A. Attachment mode performance of network-modeled ballistic fabric shielding / D.A. Powell, T.I. Zohdi // Composites: Part B. 2009. -Vol. 40. - No. 9. - P. 451 - 460.

108. Rao, M.P. Modeling the effects of yarn material properties and friction on the ballistic impact of a plain-weave fabric / M.P. Rao, Y. Duan, M. Keefe, B.M. Powers, T.A. Bogetti // Composite Structures. 2009. - Vol. 89. - No. 4. -P. 556-566.

109. Recht, R.F. High velocity impact dynamics: Analytical modeling of plate penetration dy-namics. In: High velocity impact dynamics / Edited by J.A. Zucas, New York, Wiley, 1990. P. 443 - 515.

110. Russell, S.J. Formation and properties of fluid jet entangled HMPE impact resistant fabrics / S.J. Russell, A. Pourmohammadi, I. Ezra, M. Jacobs // Composites Science and Technology. 2005. - Vol. 65. - P. 899 - 907.

111. Schopfer, M.P.J. Strain-dependent rheology and the memory of plasticine / M.P.J. Schopfer, G. Zulauf// Tectonophysics. 2002. - Vol. 354. - P. 85 - 99.

112. Sevkat, E. Drop-weight impact of plain-woven hybrid glass-graphite/toughened epoxy composites / E. Sevkat, B. Liaw, F. Delale, B.B. Raju // Composites: Part A. 2009. - Vol. 40. - No. 8. - P. 1090 - 1110.

113. Shahkarami, A. A continuum shell finite element model for impact simulation of woven fabrics / A. Shahkarami, R. Vazir // International Journal of Impact Engineering. 2007. - Vol. 34. - P. 104 - 119.

114. Shahkarami, A. An Efficient Shell Element Based Approach to Modeling the Impact Response of Fabrics / A. Shahkarami, R. Vaziri // 9th International LS

115. DYNA Users Conference: Proceedings of the International Users Conference (4-6 June 2006, Dearborn). 2006. - P. 4-1 - 4-12.

116. Shim, V.P.W. Dynamic mechanical properties of fabric armour / V.P.W. Shim, C.T. Lim, K.J. Foo // International Journal of Impact Engineering. -2001.-Vol. 25.-P. 1-15.

117. Shin, H.S. Test for measuring cut resistance of yarns / H.S. Shin, D.C. Erlich, D.A. Shockey // Journal of materials science. 2003. - Vol. 38. -P. 3603-3610.

118. Silva, M.A.G. Numerical simulation of ballistic impact on composite laminates / M.A.G. Silva, C. Cisma-siu, C.G. Chiorean // International Journal of Impact Engineering. 2005. - Vol. 31. - P. 289 - 306.

119. Sun, B. A unit cell approach of finite element calculation of ballistic impact damage of 3-D orthogonal woven composite / B. Sun, Y. Liu, B. Gu // Composites: Part B. 2009. - Vol. 40. - No. 6. - P. 552 - 560.

120. Sun, B. Transverse impact damage and energy absorption of 3-D multi-structured knitted composite / B. Sun, D. Hu, B. Gu // Composites: Part B. -2009. Vol. 40. - No. 6. - P 572 - 583.

121. Tabiei, A. Comparative study of predictive methods for woven fabric composite elastic properties / A. Tabiei, W. Yi // Composite Structures. 2002. -Vol. 58.-P. 149-164.

122. Tabiei, A. Comparative study of predictive methods for woven fabric composite elastic properties / A. Tabiei, W. Yi // Composite Structures. 2002. -Vol. 58.-P. 149-164.

123. Tabiei, A. Computational micro-mechanical model of flexible woven fabric for finite element impact simulation / A. Tabiei, I. Ivanov // 7th International LS

124. DYNA Users Conference: Proceedings of the International Users Conference (1921 May 2002, Dearborn). 2002. - P. 8-15 - 8-40.

125. Tabiei, A. Materially and geometrically non-linear woven composite micro-mechanical model with failure for finite element simulations / A. Tabiei, I. Ivanov // International Journal of Non-Linear Mechanics. 2004. - Vol. 39. -P. 175- 188.

126. Talebi, H. Finite element evaluation of projectile nose angle effects in ballistic perforation of high strength fabric / H. Talebi, S.V. Wong, A.M.S. Hamouda 11 Composite Structures. 2009. - Vol. 87. - No. 4. - P. 314 - 320.

127. TanV.B.C. Perforation of flexible laminates by projectiles of different geometry / V.B.C. Tan, K.J.L. Khoo // International Journal of Impact Engineering. 2005. - Vol. 31. - P. 793 - 810.

128. Tan, V.B.C. Characterization and constitutive modeling of aramid fibers at high strain rates / V.B.C. Tan, X.S. Zeng, V.P.W. Shim // International Journal of Impact Engineering. 2008. - Vol. 35.-P. 1303- 1313.

129. Tan, V.B.C. Computational simulation of fabric armour subjected to ballistic impacts / V.B.C. Tan, T.W. Ching // International Journal of Impact Engineering. 2006. - Vol. 32.-P. 1737-1751.

130. Tan, V.B.C. Experimental and numerical study of the response of flexible laminates to impact loading / V.B.C. Tan, V.P.W. Shim, T.E. Tay // International Journal of Solids and Structures. 2003. - Vol. 40. - P. 6245 - 6266.

131. Tan, V.B.C. Modelling crimp in woven fabrics subjected to ballistic impact / V.B.C. Tan, V.P.W. Shim, X. Zeng // International Journal of Impact Engineering. 2005. - Vol. 32. - P. 561 - 574.

132. Tan, V.B.C. Perforation of high-strength fabric by projectiles of different geometry / V.B.C. Tan, C.T. Lim, C.H. Cheong // International Journal of Impact Engineering. 2003. - Vol. 28. - P. 207 - 222.

133. Tan, V.B.C. Strengthening fabric armour with silica colloidal suspensions / V.B.C. Tan, T.E. Tay, W.K. Teo // International Journal of Solids and Structures. -2005.-Vol. 42.-P. 1561 1576.

134. Tanov, R.R. Finite element modeling of non-orthogonal loosely woven fabrics in advanced occupant restraint systems / R.R. Tanov, M. Brueggert // Finite Elements in Analysis and Design. 2003 - Vol. 39. - P. 357 - 367.

135. Thom, C.G. Shock wave amplification by fabric materials / C.G. Thom, D.S. Cronin // Shock Waves. 2009. - Vol. 19. - P. 39 - 48.

136. Volokhina, A.V. Chemistry and technology of chemical fibres / A.V. Volokhina, A.M. Shchetinin // Fibre Chemistry. 1998. - Vol. 30. - No. 2. -P. 67-71.

137. Vorel, J. Homogenization of plain weave composites with imperfect microstructure: Part II Analysis of real-world materials / J. Vorel, J. Zeman, M. Sejnoha, B. Tomkov // International Journal of Solids and Structures. - 2010. -P. 1-34.

138. Wang, Y. Digital element approach for simulating impact and penetration of textiles / Y. Wang, Y. Miao, D. Swenson, B.A. Cheeseman, C.-F. Yen, B. La-Mattina // International Journal of Impact Engineering. 2010. - Vol. 37. -No. 5.-P. 552-560.

139. Wang, Y. Digital-element simulation of textile processes / Y. Wang, X. Sun//Composites Science and Technology.-2001.-Vol. 61.-P. 311 -319.

140. Wang, Y. Dynamic tensile properties of E-glass, Kevlar49 and polyvinyl alcohol fiber bundles / Y. Wang, Y. Xia // Journal of materials science letters. -2000. Vol. 19. - P. 583 - 586.

141. Weinberg, A. Effect of fibre volume fraction on the strength of Kevlar-29/epoxy strands / A. Weinberg, P. Schwartz // Journal of materials science letters. 1987.-Vol. 6.-P. 183 - 184.

142. Xiao, J.R. Progressive damage and delamination in plain weave S-2 glass/SC-15 composites under quasi-static punch-shear loading / J.R. Xiao, B.A. Gama, J.W. Gillespie // Composite Structures. 2007. - Vol. 78. - P. 182 -196.

143. Yong, M. Efficient modelling and optimisation of hybrid multilayered plates subject to ballistic impact / M. Yong, L. Iannucci, B.G. Falzon // International Journal of Impact Engineering. 2009. - P. 1 - 20.

144. Zeinstra, M. Low velocity impact on a single-ply aramid semipreg / M. Zeinstra, R.H.W. Thije, L. Warnet // International Journal of Material Forming. 2009. - Vol. 2.-No. l.-P. 193-196.

145. Zeng, X.S. Influence of boundary conditions on the ballistic performance of high-strength fabric targets / X.S. Zeng, V.P.W. Shim, V.B.C. Tan // International Journal of Impact Engineering. 2005. - Vol. 32. - P. 631 - 642.

146. Zhang, M. Dynamic behavior of 3D biaxial spacer weft-knitted composite T-beam under transverse impact / M. Zhang, B. Sun, H. Hu, B. Gu // Mechanics of Advanced Materials and Structures. 2009. - Vol. 16. - No. 5. - P. 356 - 370.

147. Zhang, Sh. Comparison of F-12 aramid fiber with domestic armid fiber III on surface feature / Sh. Zhang, G. He, G. Liang, H. Cui, W. Zhang, B. Wang // Applied Surface Science. 2010. - Vol. 256. - No. 7. - P. 2104 - 2109.

148. Zhou, G. Multi-chain digital element analysis in textile mechanics / G. Zhou, X. Sun, Y. Wang // Composites Science and Technology. 2004. -Vol. 64.-P. 239-244.

149. Zohdi, T.I. Microfibril-based estimates of the ballistic limit of multi-layered fabric shielding / T.I. Zohdi // International Journal of Fracture. 2009. -Vol. 158.-P. 81-88.

150. Zohdi, T.I. Multiscale construction and large-scale simulation of structural fabric undergoing ballistic impact / T.I. Zohdi, D. Powell // Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 2006. - Vol. 195. - P. 94 - 109.

151. Zulauf, J. Rheology of plasticine used as rock analogue: the impact of temperature, composition and strain / J. Zulauf, G. Zulauf // Journal of Structural Geology. 2004. - Vol. 26. - P. 725 - 737.

152. Zweben, C. Tensile strength of hybrid composites / C. Zweben // Journal of materials science. 1977. - Vol. 12. - P. 1325 - 1337.