Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
DEVELOPMENT OF NOVEL COMPOSITE MATERIALS FOR BALLISTIC RESISTANCE IN ARMOR APPLICATIONS
Year (A.D.)
2017
Document Type
Thesis
First Advisor
เสกศักดิ์ อัสวะวิสิทธิ์ชัย
Second Advisor
ณัฐพร นุตยะสกุล
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Degree Name
วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
วิศวกรรมและเทคโนโลยีการป้องกันประเทศ
DOI
10.58837/CHULA.THE.2017.1324
Abstract
การพัฒนาผนังวัสดุผสมจากยางพารามาตรฐาน STR 5L เพื่อการป้องกันกระสุน โดยทำการศึกษาเกี่ยวกับพารามิเตอร์ที่สำคัญที่มีผลต่อการป้องกันกระสุน เช่น ความหนาของวัสดุผสม, การเรียงลำดับชั้นวัสดุผสมที่เลือกใช้ในการออกแบบ และการเลือกใช้วัสดุ เป็นต้น และต้องพิจารณาถึงน้ำหนักที่มีความเหมาะสมในการใช้งาน รวมถึงต้นทุนในการผลิตจริง ซึ่งการวิเคราะห์ผลการวิจัยจะใช้ ทฤษฏีพลังงานจลน์ (Kinetic Energy) เพื่อเปรียบเทียบผลการทดลองระหว่างการจำลองการทดสอบความเร็วต่ำในห้องปฏิบัติการและการทดสอบยิงกระสุนจริงภาคสนาม ตามมาตรฐานการทดสอบ EN1 522 โดยการนำยางพารา STR 5L ที่ผ่านกระบวนการแปรรูปแล้วมาขึ้นรูปโดยการอัด โดยการเสริมแรงด้วยลวดตาข่ายเหล็ก มาทดสอบในห้องปฏิบัติการพบว่า การเสริมแรงด้วยลวดตาข่ายเหล็กทำให้วัสดุสามารถรับแรงเจาะทะลุได้เพิ่มขึ้นโดยสามารถเพิ่มขึ้นสูงสุดได้เท่ากับ 5 ชั้น ต่อความหนาชิ้นงานเท่ากับ 12 mm โดยคิดเป็นอัตราส่วนเท่ากับ 2.4 mm/Layer ซึ่งการเพิ่มขึ้นของจำนวนลวดตาข่ายเหล็กส่งผลโดยตรงกับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นของชิ้นงานทดสอบวัสดุผสม โดยการเพิ่มจำนวนชั้นลวดที่ 5 ชั้นมีค่าความหนาแน่นเฉลี่ยเท่ากับ 1,975.9 kg/m3 และมีค่าความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับการไม่เสริมด้วยเส้นลวดตาข่ายเหล็กคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ 6.7% และมีค่าพลังงานการแตกหักเท่ากับ 126,679.34 J/m2 มีความคลาดเคลื่อน 25% และมีค่า Ultimate Tensile Strength เท่ากับ 5.01x106 N/m2 และมีค่า Yield Strength 2% เท่ากับ 0.588x106 N/m2 และมีค่า Young's Modulus เท่ากับ 0.05 GPa เมื่อนำไปทดสอบการยิงด้วยกระสุนจริงพบว่าวัสดุผสมตามด้วยแผ่นอลูมิเนียมสามารถให้ความหนาที่ใช้ในการป้องกันกระสุนน้อยกกว่า การใช้แผ่นอลูมิเนียมประกบหน้าวัสดุผสมถึง 54%-60% ซึ่งมีขนาดความหนาและน้ำหนักที่เมื่อเปรียบเทียบกับผลิตภัณฑ์ ARMORCOR โดยมีความหนาน้อยกกว่าเมื่อคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ 0.72% และมีความหนามากกว่าเท่ากับ 106% และมีน้ำหนักต่ำสุดน้อยกว่า 0.018 % และมีน้ำหนักสูงสุดมากว่า 132% ตามลำดับ
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
A Development of novel composite material for ballistic resistance form STR 5L is not only considering keys parameters such as thickness of material, arrangement , matrix and reinforcement material but also realizes the effective weight and manufacturing cost. The kinetic energy is referred for ballistic energy calculation and analysis to compare the result between low velocity and high velocity basing on EN1522 Level FB5. The specimen is mixed between STR 5L matrix and steel nets reinforcement were combined, which is formed together by compressed mold. The result founded that the reinforcement by 5 layers of steel net which maximum 12 mm. of thickness specimen can be increased kinetic energy. The ratio between layer and thickness is 2.4 mm/Layer. Increasing of reinforcement layer being directly affect to density of specimen is 1,975.9 kg/m3 for maximum or 6.7 percentages against without reinforcement. The fracture energy is 126,679.34 J/m2, Which has approximately error equal 25%. After tensile testing based on ASTM D3039, Founded that, Ultimate Tensile Strength is 5.01x106 N/m2: Yield Strength 2% is 0.588x106 N/m2 and Youngs Modulus is 0.05 GPa. The result of ballistic testing founded that composite together with each thickness of aluminum grade 5083 backing is the better capacity interm of minimum weight and thickness than aluminum front covering by 54%-60%. The output of product is similarly to ARMORECORE with 28 mm of thickness and 5.3 kg/ft2, which total specimen weight, is lower than 0.018% and 132% for minimum and maximum consequently and comparison thickness is lower than 0.72% 106% for maximum.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
มาลัยวงศ์, ธีระนันท์, "การพัฒนาวัสดุผสมชนิดใหม่เพื่อต้านทานขีปนาวุธในการใช้งานเกราะกันกระสุน" (2017). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 1814.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/1814