Modelling of Fracture Processes in the Ballistic Impact on Ceramic Armours

Abstract
This work examines the essential physical processes in the perforation of metal backed ceramic armours which include projectile erosion, fracture of the ceramic tile and ductile deformation of the metal backing plate. The impact of projectiles onto alumina and aluminium nitride ceramic materials is studied experimentally and numerically. Observations were performed using an X-ray shadowgraph technique to obtain accurate data of the penetration process at different times. From the examination of computer simulations and corresponding impact experiments a simple analytical model is developed by assuming some hypotheses simplifying the actual mechanisms of the penetration process. Material description is simplified by using simple equations and a few material parameters easily obtained experimentally, such as the elastic modulus, the compressive and tensile strength and the rupture strain.

Résumé
Ce travail examine les procès physiques essentiels qui concernent la perforation des blindages céramique/métal en incluant dans un modèle analytique l'érosion du projectile, la fracture de la céramique et la déformation plastique de la plaque métallique. L'impact de projectiles sur des plaques d'oxide d'aluminium et de nitrure d'aluminium est étudié expérimentale et numériquement. Pour obtenir les donnés expérimentales un appareil photographique à rayons X a été utilisé, permettant observer avec précision le procès de pénétration. À partir de l'analyse des simulations numériques et des données expérimentales un modèle analytique a été développé en assumant une grande simplification des mécanismes de perforation. Le comportement mécanique des matériaux est simplifié en faisant appel à des équations constitutives simples avec quelques paramètres facilement accessibles expérimentalement comme le module d'élasticité, la résistance à compression et la déformation maximale.