Durchschlagsmechanismen

Durchschlagsmechanismen bezeichnet in der Materialwissenschaft und Ballistik die Prozesse, durch die ein Hindernis perforiert oder durchbrochen wird. Sie lassen sich grob in zwei Hauptkategorien einteilen: kinetische Penetration durch Geschosse mit hoher Geschwindigkeit und Penetration durch Explosionsjets, insbesondere geformte Ladungen.

Kinetische Penetration entsteht, wenn ein Projektil seine kinetische Energie auf das Ziel überträgt. In duktilen Metallen führt dies zu plastischer Verformung und der Bildung eines Durchgangskanals; in spröden Materialien kann es zu Bruch oder Absplitterung kommen. Typische Begleiterscheinungen sind Spalling auf der Gegenseite und Backface-Verformung. Die Penetrationsleistung hängt von Projektilmasse und -geschwindigkeit, dem Einfallswinkel sowie den mechanischen Eigenschaften des Zielmaterials ab, darunter Härte, Zähigkeit und Strain-Rate-Eigenschaften.

Shaped-Charge-Penetation basiert auf einer geformten Ladung, deren Explosionsenergie zu einer hochgeschwindigkeits Jet-Strömung fokussiert wird. Diese Jet-Penetration dringt hydrodynamisch durch Materialien und ist stark von der Standoff-Distanz, Jetqualität und Zielaufbau abhängig. Mehrschichtige Rüststoffe bzw. Verbundstrukturen werden eingesetzt, um Jetbildung zu bremsen, Energie zu absorbieren und die Penetration zu verringern.

Wesentliche Einflussfaktoren sind Härte, Festigkeit, Zähigkeit, Mikrostruktur und Temperatur- sowie Zeitskalen des Aufpralls. Zur Bewertung werden experimentelle Tests und numerische Modelle verwendet, um Grenzgeschwindigkeiten, Schutzwirkungen und Backface-Verformung abzuschätzen.