Assessment of measuring techniques to study the deflection of ceramic tile during ballistic impact

Abstract

Earlier work on ceramic armor has focused on the cracking behaviour of bare tiles upon projectile impact. Some of the earliest cracks are radial cracks which are formed on the back of the tiles due to tensile stresses that occur by consequence of local bending of the tile. This research focusses on studying the deflection of a ceramic tile during ballistic impact. The detail screening of the potential available techniques for the study of such phenomena, characterized by microsecond temporal and micrometer spatial scales, extremely difficult to achieve together, is one of the objectives of this research work. The deflection measuring techniques to be studied are divided in two groups; Optical and Electrical. The physical principles behind each one of these groups and their advantages and disadvantages, taking into account aspects such as accuracy, facility of assessment and cost will be detailed described.

Um dos aspectos mais importantes, e dos mais estudados, do comportamento balístico – ao impacto de alta velocidade – de materiais cerâmicos é o que diz respeito ao mecanismo de fractura. Sabe-se que a fractura destes materiais, nestas situações, ocorre sob a forma radial, na face oposta à do impacto, devido à formação de tensões de tração como resultado da deflexão localizada. Este trabalho está focado no estudo da deflexão de alvos cerâmicos durante o impacto balístico. O levantamento das técnicas potencialmente disponíveis para a caracterização experimental deste fenómeno, que envolve tempo característicos da ordem dos microssegundos e resoluções espaciais da ordem dos micrómetros, cujo alcance combinado é extremamente exigente, será um dos objectivos principais deste trabalho. As técnicas de caracterização estudadas foram divididas em dois grandes grupos: as ópticas e as eléctricas. Os princípios físicos por de trás de cada um destes grupos são apresentados e são ainda discutidas as principais vantagens e desvantagens tendo em conta a precisão a facilidade de implementação e o custo de cada uma dessas técnicas.