Smooth Particle Hydrodynamics-Based Characteristics of a Shaped Jet from Different Materials

The liner material is one of the key factors in the design of armor-piercing ammunition that effect the penetration efficiency. The performance of a shaped jet formed by the charge liner is determined by different properties of the material under the blasting action, in particular for the target with explosive reactive armor, which diminishes the penetration power by dispersing the shaped jet. The performance of shaped jet elements from different materials is studied, AUTODYN finite element software and smooth particle hydrodynamics method are employed to simulate the formation of shaped jet elements from the three materials: Cu, PTFE, and PTFE/Cu and their penetration into target plates, which was verified in the experiment. A shaped jet for a Cu liner is shown to be formed under the action of a detonation wave, while PTFE and PTFE/Cu materials generate a dispersive particle jet. The head velocity of a Cu jet is found to be the lowest, the penetration depth is the deepest, and the penetration hole size is the smallest; the velocity of a PTFE particle jet is the highest and the penetration depth is the shallowest, the penetration hole size takes the mid-position; the head velocity and penetration depth of a PTFE/Cu jet take the mid-position, while the penetration hole is the largest. The PTFE/Cu jet possesses higher penetration performance as compared to the PTFE jet, and its hole-opening capability is improved as compared to the Cu jet.Облицовочный материал один из ключевых факторов при создании бронебойных боеприпасов, оказывающий влияние на эффективность внедрения. Работоспособность кумулятивного заряда, формируемого его облицовкой, определяется различными свойствами материала в условиях взрывной нагрузки, в частности для мишени с элементами динамической защиты, которые уменьшают проникающую способность, рассеивая кумулятивный заряд. Изучены рабочие характеристики элементов кумулятивного заряда из различных материалов. Конечноэлементное программное обеспечение AUTODYN и метод гидродинамики гладких частиц используются при моделировании формирования этих элементов и их внедрении в пластинымишени из трех материалов: Cu, ПТФЭ и ПТФЭ/Сu, что было проверено экспериментально. Показано, что кумулятивный заряд для медной облицовки формируется под действием детонационной волны, тогда как ПТФЭ и ПТФЭ/Cu материалы генерируют струю распыленных частиц. Установлено, что в головной части скорость струи частиц Сu наименьшая, глубина внедрения наибольшая, а размер отверстий наименьший, скорость струи частиц ПТФЭ наибольшая, глубина внедрения наименьшая, размер отверстий занимает среднее положение, скорость и глубина внедрения струи частиц ПТФЭ/Сu занимают среднее положение, тогда как отверстия имеют наибольший размер. Струя частиц ПТФЭ/Сu обладает более высокой эффективностью внедрения по сравнению со струей ПТФЭ, а ее проникающая способность выше, чем струи Cu.Облицювальний матеріал - один з ключових чинників при створенні бронебійних боєприпасів, який впливає на ефективність заглиблення. Працездатність кумулятивного заряду, який формується його облицюванням, визначається різними властивостями матеріалу в умовах вибухового навантаження, зокрема для мішені з елементами динамічного захисту, які зменшують проникаючу здатність, розсіюючи кумулятивний заряд. Вивчено робочі характеристики елементів кумулятивного заряду з різних матеріалів. Скінчнноелементне програмне забезпечення AUTODYN і метод гідродинаміки гладких частинок використовуються при моделюванні формування цих елементів і їх впровадженні в пластини-мішені з трьох матеріалів: Cu, ПТФЕ і ПТФЕ / Cu, що було перевірено експериментально. Показано, що кумулятивний заряд для мідного облицювання формується під дією детонаційної хвилі, тоді як ПТФЕ і ПТФЕ / Cu матеріали генерують струмінь розпорошених частинок. Встановлено, що в головній частині швидкість струменя частинок Cu найменша, глибина заглиблення найбільша, а розмір отворів менший, швидкість струменя частинок ПТФЕ найбільша, глибина заглиблення найменша, розмір отворів займає середнє положення, швидкість і глибина заглиблення струменя частинок ПТФЕ / Cu займають середнє положення, тоді як отвори мають найбільший розмір. Струмінь частинок ПТФЕ / Cu володіє більш високою ефективністю заглиблення в порівнянні зі струменем ПТФЕ, а її проникаюча здатність вище, ніж струменя Cu

Solidification of Al alloys under electromagnetic pulses and characterization of the 3D microstructures under synchrotron x-ray tomography

A novel programmable electromagnetic pulse device was developed and used to study the solidification of Al-15 pct Cu and Al-35 pct Cu alloys. The pulsed magnetic fluxes and Lorentz forces generated inside the solidifying melts were simulated using finite element methods, and their effects on the solidification microstructures were characterized using electron microscopy and synchrotron X-ray tomography. Using a discharging voltage of 120 V, a pulsed magnetic field with the peak Lorentz force of ~1.6 N was generated inside the solidifying Al-Cu melts which were showed sufficiently enough to disrupt the growth of the primary Al dendrites and the Al2Cu intermetallic phases. The microstructures exhibit a strong correlation to the characteristics of the applied pulse, forming a periodical pattern that resonates the frequency of the applied electromagnetic field

Strategies for Controlled Placement of Nanoscale Building Blocks

The capability of placing individual nanoscale building blocks on exact substrate locations in a controlled manner is one of the key requirements to realize future electronic, optical, and magnetic devices and sensors that are composed of such blocks. This article reviews some important advances in the strategies for controlled placement of nanoscale building blocks. In particular, we will overview template assisted placement that utilizes physical, molecular, or electrostatic templates, DNA-programmed assembly, placement using dielectrophoresis, approaches for non-close-packed assembly of spherical particles, and recent development of focused placement schemes including electrostatic funneling, focused placement via molecular gradient patterns, electrodynamic focusing of charged aerosols, and others

Mixed-dimensional consistent coupling by multi-point constraint equations for efficient multi-scale modeling

Finding an appropriate linking method to connect different dimensional element types in a single finite element model is a key issue in the multi-scale modeling. This paper presents a mixed dimensional coupling method using multi-point constraint equations derived by equating the work done on either side of interface connecting beam elements and shell elements for constructing a finite element multiscale model. A typical steel truss frame structure is selected as case example and the reduced scale specimen of this truss section is then studied in the laboratory to measure its dynamic and static behavior in global truss and local welded details while the different analytical models are developed for numerical simulation. Comparison of dynamic and static response of the calculated results among different numerical models as well as the good agreement with those from experimental results indicates that the proposed multi-scale model is efficient and accurate

Influence of cooling rate on the phase transitions of ferroelectric liquid crystals, MBOPDOB and MBOPDoOB

Liquid Crystals26163-67LICR

Polymorphism in the solid phase of FLC MBOPDoOB induced by rapid cooling

Ferroelectrics2301 -4 pt 2345/43 - 350/48FERO

Orbital and Millennial-Scale Climate Variability over the Past 76 ka in the Western Tarim Basin, Northwest China

Paleoclimate changes during the last glacial in the arid central Asia are not as well understood as the monsoon-dominated areas of Asia. Here we report a 75-m-long sediment core over past 120 kyr based on astronomical tuning combined with the optically stimulated luminescence (OSL) dating in the Kashi depression of the western Tarim Basin, Northwest China. Analysis of grain size and highresolution gamma ray (GR) logs from the KT11 borehole across the last glacial period yields a climate history for the Tarim Basin which reflects the variations of its temperature and the hydrological cycles. Comparison of these records with north hemisphere summer insolation, the Greenland ice core temperature, stalagmites and the loess from the nearby region indicates that the deposits in the fluvio-lacustrine system of the Kashi depression responded to climate change at the Younger Dryas (YD), six Heinrich cooling events and the Dansgaard-Oeschger cycles. Our work indicates that the alternations between warm-humid and cold-dry climates were prevalent in the western Tarim Basin during the last glacial period, showing an in-phase pattern with the climate variations of the East Asian Monsoon, controlled ultimately by precession and North Atlantic Ocean climate variability on orbital-millennial time scales