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Siyuan Ren
Author with expertise in Dynamic Material Behavior under Extreme Conditions
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Damage effects of aluminum alloy honeycomb sandwich panel double-layer structure induced by reactive projectile hypervelocity impact

Siyuan Ren et al.May 31, 2024
In this paper, the experiments of Al2024 and reactive projectiles with hypervelocity impact on aluminum alloy honeycomb sandwich panel double-layer structure respectively were carried out by using two-stage light-gas gun, and the impact processes were recorded through high speed camera. According to the analysis of the experimental results, the debris clouds motion process and the damage effects on double-layer structure were compared. The damage enhancement mechanism of reactive projectile was revealed through numerical simulation and theoretical methods. The impact-induced detonation reaction of the reactive projectile can significantly reduce the "channel effect" of the honeycomb sandwich panel by destroying the honeycomb core cell wall, increase the perforation on the back facesheet of the honeycomb sandwich panel, and generate the debris cloud with higher temperature and faster expansion velocity. The debris cloud induced by the reactive projectile has a larger load distribution area on the rear plate, avoiding the concentration of loads in the center of the rear plate, and cause large area impact and thermal combined damage effects on the rear plate and internal space of the double-layer structure, while ensuring that the target structure cannot be penetrated. The reactive projectile efficiently applies the kinetic energy and chemical energy released by the impact-induced reaction to the interior of the target structure, the waste of kinetic energy caused by whole structure penetration can be avoided, resulting in significantly higher damage effects than the inert Al2024 projectile.
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An improved multiphase equation of state for aluminum in hypervelocity impact

M.Z. Wu et al.Jun 13, 2024
Equation of state (EOS) contains information about the relationships between the thermodynamic variables of materials, and is widely applied in the field of hypervelocity impact (HVI) study. In this paper, based on the framework of the Gray EOS, three improvements are introduced to refine its physical descriptions, including the correction of the entropy function of metals in the liquid phase, the more reasonable description for the cold term, and the modification of the Young-Alder EOS, thereby an improved multiphase EOS is developed, accounting for solid, liquid, gas and mixed-phase (melting and vaporization). Further to this, supported by numerous existing experimental data and molecular dynamics simulation results, the complete parameters of the improved EOS for aluminum are obtained, and the thermodynamic behaviors of aluminum during shock compression and isentropic release are studied, simultaneously a systematic comparison is made in the prediction differences of three EOSs, i.e., the improved EOS, the Gray EOS, and the Tillotson EOS. The results show that the improved EOS can best predict the thermodynamic properties of aluminum in a wide range of states, from the high-pressure dense state (<1 TPa) to the low-density expanded fluid state (> 0.1 g/cm3). Then, the improved EOS is embedded into the AUTODYN-SPH hydrocode, and the phase evolution process of aluminum in HVI is displayed.
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