Characterization of ballistic material at high-speed impact of bullets and small objects : study of its use in applications related to safety

Today, anti-attack security measures are unfortunately issues of particular concern. Always more, day by day, people’s safety and protection measures against explosions and impacts with objects of various kinds must be considered and applied in many circumstances. Materials with ballistic properties and thermal stability are increasingly used for many anti-explosion and anti-terrorism applications. The aim of our study is in fact the characterization of balistic material at the high-speed impact with small objects: in particular, with velocities of about 200 m/s to simulate the possible debris coming form an exploded mine, and with velocities up to 400 m/s in order to develop a construction system for the people’s safety against terroristic attacks made with light weapons. Before the experimentation we did a preliminary study of the modeling approach and a uniaxial test to obtain the stress and strain relation of the tested material. We first focused on qualitative observations and then we calculated the impact velocities and the absorbed energies of all cases in order to find the best combination. We made some tests in the laboratory and then we went to a shooting range to see the effects of real projectiles, with different shapes and traveling at higher velocities. We focused on guns rather than more powerful weapons, because nowadays terroristic attacks are mostly made by single, normal people (meaning not soldier or trained individuals), armed with common and commercial weapons. At the very end, we explored the possibility of using our prototype for single or multiple target scenarios, using static or dynamic systems.

Oggi, le misure di sicurezza anti-attentato sono purtroppo temi di particolare attenzione. Sempre di più la sicurezza delle persone e le misure di protezione contro le esplosioni e l’impatto di oggetti di vario tipo devono essere considerate e applicate in molte circostanze. Materiali con proprietà anti balistiche e stabilità termica sono sempre più usate per diversi casi anti-esplosione e anti-terrorismo. Lo scopo del nostro lavoro di tesi è infatti la caratterizzazione di materiale balistico all'impatto ad alta velocità con piccoli oggetti: in particolare, con velocità di circa 200 m/s per simulare i possibili detriti provenienti dall’esplosione di una mina antiuomo e con velocità fino a 400 m/s per sviluppare un sistema di costruzione per la sicurezza delle persone in caso di attacco terroristico o aggressioni con armi leggere. Prima della sperimentazione è stato condotto uno studio preliminare sull'approccio di modellazione e un test uniassiale per ottenere il legame costitutivo del materiale testato. Sono state fatte osservazioni qualitative e poi sono state calcolate le velocità d'impatto e le energie assorbite in ognuno dei test effettuati, al fine di trovare la migliore combinazione. Sono stati fatti alcuni test in laboratorio e successivamente alcuni spari in un poligono di tiro per testare la risposta del prototipo all’impatto di reali proiettili. Sono state utilizzate solamente armi leggere, considerando anche che oggigiorno molti attacchi terroristici sono per lo più attuati da persone comuni (non soldati o individui specializzati), armate di armi tendenzialmente commerciali. Per ultimo, è stata esplorata la possibilità di applicare il prototipo a scenari di target singoli o multipli, utilizzando sistemi statici o dinamici.