An armored truck cab design : Case study: investigation of selected steel grades

• Main Author: Pellegrini, Filippo
• Format: Others
• Language: English
• Published: KTH, Materialvetenskap 2020
• Subjects: Ballistic steel; single and double layer protection; truck cab; dynamic softening; Ballistiskt stål; enkel- och dubbelskiktsskydd; konstruktion av lastbilshytt; dynamisk mjukning; Metallurgy and Metallic Materials; Metallurgi och metalliska material
• Online Access: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-281532

This study aimed at defining useful guidelines for the design of an armored truck cab. Particularly, the quality and performance of ballistic steel were defined, considering not too high demanding requirements. Two steel grades, corresponding to hardness of 500 HB and 600 HB, and three different suppliers were selected. After dividing the truck cab into main areas, a FEM simulation was performed. The investigated model considered a specific standardized threat to impact against a double layer steel protection. Due to the high strain rates involved, the formation of adiabatic shear bands has been observed. However, the main purpose of the model was to find an ultimate thickness protection layout of armored steel plates. Thereby, the thicknesses to be attributed to the various components of the main areas could be estimated. Two alternatives were therefore hypothesized: the first considering the critical thickness case of penetration, and the second, an oversized version, supposed to be more resistant to penetration. It was thus possible to estimate the weight of the truck cab for the two above mentioned alternatives, and verify such hypothesized weight complied with the assigned requirement. A possible cutting operation was then considered in order to optimize the use of the steel plates. An estimation of the pre-series production costs of was finally derived. === Denna studie gjorde det möjligt att definiera användbara indikatorer och följa en möjlig multitasking-strategi för utformningen av en bepansrad lastbilshytt. Fallstudien syftade till att definiera kvalitet och prestanda av stål, vilket är ett av de vanligaste materialen för skydd, främst i de fall där kraven inte är så stora. Två stålkvaliteter motsvarande hårdhetsvärdena 500 HB och 600 HB valdes från var och en av tre materialleverantörer. Efter att ha delat upp truckhytten i några huvudområden startades en FEM-simulering med programvara från Impetus Afea. Modellen behandlade ett specifikt hot som var större än det önskade kravet på ett dubbelskiktsskydd. På grund av de inblandade höga deformationshastigheterna har bildningen av adiabatiska skjuvband observerats. Huvudsyftet med modellen var emellertid att hitta en ultimat skyddslayout för tjockleken, så att de tjocklekar som skulle tillskrivas de olika komponenterna i huvudområdena kunde härledas. Två alternativ antogs därför, det ena med tanke på den ultimata tjockleken och den andra med tanke på en skyddslayout som antas vara mer motståndskraftig mot penetrering. Det var således möjligt att uppskatta hyttens vikt för de två alternativen och kontrollera att den uppfyllde de fastställda kraven. Därefter övervägdes en möjlig skäroperation för att optimera användandet av de tillgängliga stålplattorna.