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Development of lightweight shot-proof protective clothing by means of computer-based simulations

Development of lightweight shot-proof protective clothing by means of computer-based simulations
Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. Karl Schweizerhof
Dipl.-Ing. Gunther Blankenhorn

Projektgruppe:Gemeinschaftsprojekt mit dem Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf
Förderung:Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigung (AIF)
The development of material models for the analysis of high speed loaded textiles with numerical methods

Projektbeschreibung

Ziel des Forschungsprojektes „Entwicklung leichter durchstichfester Schutzkleidung mit Hilfe der rechnergestützten Simulation“ ist die Untersuchung des  Impaktvorganges von Geschossen und Stichwaffen auf textile Strukturen und das Herausarbeiten der grundlegenden Mechanismen der Schutzwirkung. Mit Hilfe der in diesem Projekt erarbeiteten Erfahrungen soll die bisher übliche „Trial and Error“ Methode bei der Entwicklung von Schutzbekleidung durch rechnergestützte Simulation verbessert werden, um den Herstellern ein Werkzeug zur effizienteren Produktentwicklung an die Hand zu geben.

Zur Erstellung der numerischen Modelle wird eine Geometrieapproximation der realen Struktur in Finite Elemente benötigt. Hierzu wird die reale Struktur der Fasern (Abb. 1) durch Schalen- und Volumenelemente (Abb. 2 und Abb. 3) approximiert. Die so diskretisierten Fasern werden zu Geweben zusammengestellt. Am Gesamtmodell kann nun der Einfluß unterschiedlicher Gewebegeometrien und Fasermaterialien untersucht werden.

 

 
Abb. 1:  Lichtmikroskopaufnahme eines Schnitt durch ein Gewebe aus hochfesten Fasern

 

   
Abb. 2:  Diskretisierung der Fasergeometrie durch Schalenelemente Abb. 3: Diskretisierung der Fasergeometrie durch Volumenelemente

 

 

 
Abb. 4: Gesamtmodell eines 9mm Luger Projektiles vor dem Eindringen in eine 20-lagiges Gewebepaket. Rot Kodiert ist der Plastilinblock. Diese Konfiguration entspricht einem Beschusstest nach DIN EN ISO 14876-3.