Title

OTIMIZAÇÃO DE SISTEMA DE BLINDAGEM MULTICAMADAS ATRAVÉS DA REDUÇÃO DA CAMADA FRONTAL

OPTIMIZATION OF MULTICAMBLED ARMOR SYSTEM THROUGH FRONT LAYER REDUCTION

Authorship

Pereira, Artur Camposo; Filho, Fabio Da Costa Garcia; Luz, Fernanda Santos da; Demosthenes, Luana Cristyne da Cruz; Oliveira, Michelle Souza; Costa, Ulisses Oliveira; Bezerra, Wendell Bruno Almeida; Monteiro, Sergio Neves

Pereira, Artur Camposo

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Filho, Fabio Da Costa Garcia

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Demosthenes, Luana Cristyne da Cruz

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Oliveira, Michelle Souza

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Costa, Ulisses Oliveira

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Bezerra, Wendell Bruno Almeida

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Monteiro, Sergio Neves

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DOI

10.5151/2594-5327-33484

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Abstract

Recentemente o uso de sistemas de blindagem multicamadas (SBM) utilizando materiais compósitos de matriz polimérica reforçada com fibras naturais tem sido estudado como potencial candidato para substituição desses mesmos sistemas que empregam fibras sintéticas na sua estrutura, como a fibra de aramida (KevlarTM). De fato, já foi mostrado que um SBM composto de material cerâmico como primeira camada, compósitos de fibras naturais como segunda camada e liga metálica como terceira possuem a mesma eficiência balística do que aqueles que utilizam laminados de KevlarTM como segunda camada. No entanto, quando consideramos outros materiais como o Polietileno de Ultra Alto Peso Molecular (PEUAPM) o baixo peso associado às placas aliado com a eficiência balística fazem com que esses sejam os materiais preferidos para utilização como proteção pessoal nível III, ainda que o processamento desses materiais tenha um alto custo. Desta forma, para competir com PEUAPM é necessário que os SBM com compósitos de fibra natural apresentem uma diminuição de peso do sistema. No presente trabalho, um SBM compostos de cerâmica de alumina como primeira camada e compósito de matriz epóxi reforçado com tecido de juta como segunda camada. O objetivo foi tentar otimizar a espessura da primeira camada e consequentemente o peso do sistema como um todo. A fibra de juta é uma das fibras lignocelulósicas naturais (FNLs) mais estudadas e apresenta uma excelente relação entre resistência e peso por isso tem potencial para aplicações de engenharia. A espessura da camada cerâmica foi variando desde 10 até 7 mm. Testes balísticos foram realizados e os resultados de profundidade de indentação foram utilizados como medida da eficiência do SBM. A redução da espessura apresentou resultados abaixo daqueles previstos em norma mesmo com 7 mm de primeira camada, e ainda é previsto uma redução no custo e peso dos SBM

Recently the use of multilayer armor systems (MAS) using natural fiber reinforced polymer matrix composites has been studied as a potential candidate for substitution of these same systems that employ synthetic fibers in their structure, such as aramid fiber (KevlarTM). In fact, it has already been shown that a MAS composed of ceramic material as first layer, natural fiber composites as second layer and metal alloy as third have the same ballistic efficiency as those using KevlarTM laminates as second layer. However, when considering other materials such as Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHWP) the low weight associated with the plates combined with ballistic efficiency make these materials preferred for use as a level III personal protection, although the processing of these high cost. Thus, in order to compete with UHWP it is necessary that MASs with natural fiber composites present a decrease in system weight. In the present work, a MAS composed of alumina ceramic as first layer and epoxy matrix composite reinforced with jute fabric as second layer. The objective was to try to optimize the thickness of the first layer and consequently the weight of the system. Jute fiber is one of the most studied natural lignocellulosic fibers (LNFs) and presents an excellent relationship between strength and weight, so it has potential for engineering applications. The thickness of the ceramic layer varied from 10 to 7 mm. Ballistic tests were performed and the indentation depth results were used as a measure of the MAS efficiency. The reduction of the thickness presented results below those foreseen in standard even with 7 mm of first layer, and a reduction in the cost and weight of MAS

Keywords

Blindagem multicamada; Otimização de peso; Fibra natural; Juta

Multilayer armor; Weight optimization; Natural fiber; Jute.