Numerical modeling of terminal ballistic

This thesis is devoted to the study of ballistic impacts through numerical simulations, using the FEM software Abaqus to target the reproduction of such events. The goal is to develop a model that accurately replicates the complex dynamics of impacts, allowing for stress analysis and thermal responses. To characterize the response of the materials involved, the Johnson Cook plastic model and the Johnson Cook damage model were used, which are essential for understanding the mechanical and thermal phenomena related to ballistic impacts. The study is organized into three main chapters, each devoted to a specific ballistic impact issue, following a progressive approach to facilitate the analysis. In the first chapter, the projectile is considered as a rigid entity, thus avoiding the need to characterize its material, and focuses on impact against deformable targets. This approach simplifies the initial analysis, focusing on target responses. The second chapter reverses the situation, treating the target as rigid to avoid the need to characterize its material and address related difficulties, focusing instead on the behavior of deformable projectiles. Finally, the third chapter integrates both aspects, considering both the projectile and the target as deformable, for a complete and realistic analysis of ballistic impacts. This progression allows the problems to be addressed and solved in a systematic way. The results obtained validate the effectiveness of the proposed numerical models, providing an overview of the mechanical and thermal responses of the materials involved. Despite the challenges posed by numerical simulation in this complex field, the models have proven to be valid and provide a promising starting point for future analyses and more advanced model developments.

Questa tesi si dedica allo studio degli impatti balistici attraverso simulazioni numeriche, utilizzando il software FEM Abaqus per mirare alla riproduzione di tali eventi. L'obiettivo è sviluppare un modello che replichi accuratamente le dinamiche complesse degli impatti, permettendo di eseguire analisi di stress e risposte termiche. Per caratterizzare la risposta dei materiali coinvolti, sono stati impiegati il modello plastico di Johnson Cook e il modello di danneggiamento di Johnson Cook, essenziali per comprendere i fenomeni meccanici e termici correlati agli impatti balistici. Lo studio è organizzato in tre capitoli principali, ognuno dei quali si dedica a una specifica problematica dell'impatto balistico, seguendo un approccio progressivo per facilitare l'analisi. Nel primo capitolo, viene considerato il proiettile come entità rigida, evitando così la necessità di caratterizzare il suo materiale, e si concentra sull'impatto contro bersagli deformabili. Questo approccio semplifica l'analisi iniziale, focalizzandosi sulle risposte del bersaglio. Il secondo capitolo inverte la situazione, trattando il bersaglio come rigido per evitare di doverne caratterizzare il materiale e affrontare le relative difficoltà, concentrandosi invece sul comportamento dei proiettili deformabili. Infine, il terzo capitolo integra entrambi gli aspetti, considerando sia il proiettile sia il bersaglio come deformabili, per un'analisi completa e realistica degli impatti balistici. Questa progressione consente di affrontare e risolvere le problematiche in modo sistematico. I risultati ottenuti convalidano l'efficacia dei modelli numerici proposti, offrendo una visione delle risposte meccaniche e termiche dei materiali coinvolti. Nonostante le sfide poste dalla simulazione numerica in questo campo complesso, i modelli si sono dimostrati validi e costituiscono un punto di partenza promettente per analisi future e sviluppi di modelli più avanzati.