Low-density armour often uses ceramic materials, as their high compressive strength and relatively low weight make the material ideal for moving in the field. The ballistic protection works by redirecting the plastic flow of the projectile radially, which reduces penetration. The main drawback of using ceramics is their brittle behaviour, causing rapid crack propagation. When subjected to ballistic impacts, the ceramic fails catastrophically by spalling and cracking. The fracture behaviour is essential to model correctly to predict the effectiveness of armor systems. In this experiment, a notched specimen was used to investigate mode I fracture. The setup is similar to an open edge on impact experiment where the fracture propagation is initiated by the impact of a projectile fired by an air pressure gun. To avoid spallation, the projectile velocities were kept low to only initiate crack development from bending. For velocities below 15 m/s, a single crack develops across the specimen. For higher velocities between 15-75 m/s, the behaviour is different for short and long projectiles. For short projectiles, a straight crack develops before bifurcating when the projectile and ceramic lose contact. For longer projectiles, the crack bifurcates at the initiation. It forms a pointed ellipse up to the point when the projectile and ceramic lose contact, at which point it behaves the same as for shorter projectiles. Simulations were conducted using LS-Dyna and Impetus AFEA with four different material models. Two different fracture formulations were also used. Erosion was used in LS-Dyna, while erosion and node-splitting were used in Impetus AFEA. Simulations in both LS-Dyna and Impetus AFEA could reproduce experimental results. Simulations show that bifurcation highly depends on the materials' tensile strength. The transition from straight to bifurcating cracks emerges in a small velocity range, allowing for the possibility of calibrating the simulations to experiments. A possibility for comparing the crack development in simulations and the experimental setup besides crack patterns is the crack mouth opening displacement (CMOD). Measurements of CMOD with photon doppler velocimetry (PDV) correlated well with the simulations. / Komplexa skydd använder sig ofta av keramiska material då keramer har stark kompressionsstyrka och relativt låg vikt, vilket gör dem idealiska för att röra sig i fält. Ballistiskt skygg verkar genom att omdirigera projektilens plastiska flöde radiellt, vilket reducerar risk för penetration. Största nackdelen med keramiska material är deras spröda beteende. På grund av materialets tidsberoende beteende är materialegenskaperna svåra att bestämma. När materialet utsätts för ballistisk belastning orsakar det ofta katastrofartad sprickbildning. Sprickbeteendet är därför ett viktigt fenomen att bestämma för att förutsäga effektiviteten hos skyddsmaterialet. I detta experiment används en uppställning med ett skårad provkropp för att studera sprickutvecklingen av mod I sprickor. Uppställningen har likheter med kant anslags experiment där sprickutbredningen initieras med hjälp en cylindrisk projektil. För att begränsa brottbeteendet till mod I använder sig uppställningen av låga projektilhastigheter mellan 15 och 75 m/s för att initiera sprickor genom böjning. För hastigheter under 15 m/s utvecklades endast raka sprickor som propagerade över hela provkroppen. För hastigheter mellan 15 och 75 m/s skiljer sig beteendet mellan långa och korta projektiler. För korta projektiler delar sig sprickan när projektilen studsar mot provkroppen. För långa projektiler delar sig sprickan i två redan vid initiering och bildar en spolform upp till den punkt då projektilen tappar kontakt med provkroppen varefter beteendet mellan kort och lång projektil är likartat. Simuleringar utfördes med LS-Dyna och Impetus AFEA med fyra olika materialmodeller. Två olika brottformuleringar användes. Erosion användes i LS-Dyna, medan erosion och node-splitting användes i Impetus AFEA. Simuleringar i både LS-Dyna och Impetus AFEA kunde återskapa de experimentella resultaten. Simuleringarna visar att delningen av sprickan vid avlastning i hög grad beror på materialens draghållfasthet. Övergången från rak spricka till sprickdelningen uppstår i ett snävt hastighetetsfönster vilket ger möjlighet att kalibrera simuleringar mot experimentella resultat. En möjlighet jämföra sprickutvecklingen i simuleringar och experiment förutom sprickmönster är sprick öppnings förskjutning (CMOD). Mätningar av CMOD med fotondopplerhastighetsmätningar (PDV) överensstämmer väl med simuleringarna.

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En lättgaskanon är en typ av kanon som används vid experiment där mycket snabba förlopp är av intresse, till exempel hypersonisk strömning och höghastighetskollisioner. Kanontypen når betydligt högre hastigheter än en konventionell kanon då projektilen accelereras genom eldröret av en gas med låg molekylmassa som vätgas eller helium istället för krutgaser. Denna lättgas komprimeras först till högt tryck och temperatur i pumptuben av en kolv som accelererats av en krutladdning. Pumptuben är ett rör anslutet till eldröret som initialt är frånskild av ett membran. För kanonen kan en mängd olika parametrar varieras och hur dessa ska väljas för att en viss mynningshastighet ska nås är inte självklart. Vid FOI har val av parametrar historiskt gjorts baserat på erfarenhet och genom experiment vilket kan vara tidsödslande. Syftet med examensarbetet var därför att simulera kanonen och undersöka hur olika parametrar påverkar dess prestanda. Forskningsfrågor som skulle besvaras var hur olika parametrar påverkar projektilens mynningshastighet och vilket utav två eldrörsalternativ som är bäst lämpat för en viss projektilvikt. Det innerballistiska förloppet i kanonen har simulerats för olika parameterkombinationer med ett program utvecklat specifikt för lättgaskanoner vid NASA:s Ames Research Center och modellen har i viss mån kunnat jämföras mot experimentell data. Resultatet av simuleringarna är att mängden lättgas och krut båda har stor inverkan på mynningshastigheten och att högre kolvvikt jämnar ut trycktoppar som uppstår till följd av stötar i gasen. Att ändra membranets öppningstryck ger ingen förbättring av kanonprestandan för den undersökta projektilvikten och utav de två eldrören som undersökts är det med större kaliber mer lämpligt för de aktuella experimenten. / A light gas gun is a type of gun which is used for experiments when high velocity phenomena are of interest, such as hypersonic flow and high-velocity impacts. The gun type can reach much higher velocities than a conventional gun as the projectile is accelerated down the barrel by a gas with low molecular mass such as hydrogen or helium instead of combustion gasses. This light gas is first compressed to high pressure and temperature in the pump tube with a piston which is accelerated with a propellant charge. The pump tube is connected to the barrel but initially separated from it with a membrane. A vast array of parameters can be varied on the gun in order to achieve a target muzzle velocity and their selection is not trivial. Historically parameters have been selected at FOI through experience and experiments which can be tedious. The purpose of this thesis was to simulate the gun and investigate how various parameters influence its performance. The research questions to be answered was how the parameters influence the muzzle velocity of the projectile and which of two barrels is the most suitable for a given projectile weight. The internal ballistics of the gun was simulated for various combinations of parameters using a program specifically developed for light gas guns at NASA's Ames Research Center and the model has to some extent been compared to experimental data. The result of the simulations shows that the amount of light gas and the propellant charge have a significant effect of the achieved velocity and that the weight of the piston has a reducing effect on the pressure peaks caused by shockwaves in the gas. Changing the opening pressure of the membrane does not improve gun performance for the investigated projectile weight and of the two barrels investigated the one with larger calibre is better suited for the experiments of interest.

This thesis explores a method for identifying JPEG encoders without relying on metadata by analyzing characteristics inherent to the JPEG file format itself. The approach uses machine learning to differentiate encoders based on features such as quantization tables, Huffman tables, and marker sequences. These features are extracted from the file container and analyzed to identify the source encoder. The random forest classification algorithm was applied to test the efficacy of the approach across different datasets, aiming to validate the model's performance and reliability. The results confirm the model's capability to identify JPEG source encoders, providing a useful approach for digital forensic investigations.

Motivation<p><p>Ce document synthétise un travail de quatre années relatif à l'étude des phénomènes dynamiques rencontrés dans une arme de petit calibre. Jusqu'à présent, des efforts ont été réalisés pour simuler des armes de gros calibre, avec plus ou moins de succès. L'adaptation directe de ces méthodes au petit calibre est, la plupart du temps, décevante car peu précise. De plus, le coût des essais en arme de petit calibre, relativement faible par rapport à des essais en armes de calibre plus important, a contribué au désintérêt des études dans ce domaine. Encore aujourd'hui, des fabriquants d'armes de renommée internationale ne disposent pas de modèles pour le petit calibre. Celui-ci a été, et reste encore aujourd'hui, le parent pauvre des simulations numériques en balistique intérieure.<p><p>A l'heure actuelle, de nombreuses recherches sont entreprises dans le cadre des canons électriques ou électromagnétiques. Ces armes, qui représentent peut-être le futur de la balistique, ne sont encore qu'à un stade fort éloigné d'une utilisation effective et opérationnelle. La situation est donc assez paradoxale :les armes de petit calibre sont les plus utilisées (dans le cadre d'une utilisation militaire, sportive ou à des fins de tests) mais il n'existe, à proprement parler, que peu de modèles mathématiques permettant une simulation précise et rigoureuse. Dans ce contexte, ce travail va démontrer que des modèles de balistique intérieure peuvent être utilisés avec succès pour la simulation de tirs en armes de petit calibre.<p><p>Une des originalités de ce travail consiste en l'utilisation d'un logiciel de CFD (Computational Fluid Dynamics} comme squelette d'un simulateur de la balistique intérieure, et à son application sur des armes de petit calibre. L'approche employée permet de dissocier les aspects "mécanique des fluides" et traitement de l'écoulement, des aspects purement balistiques. Nous nous attacherons donc à évaluer la capacité d'un code CFD à fonctionner dans l'environnement particulier de la simulation du "coup de canon".<p><p>Plan du travail<p><p>Cette thèse peut être subdivisée en quatre différentes parties. La première partie, plutôt générale, vise à situer le problème dans son contexte. Elle débute par une introduction rapide à la balistique, et s'attarde sur les buts de la balistique intérieure en mettant l'accent sur les particularités des armes de petit calibre, le cas échéant.<p><p>La simulation sur ordinateur est un aspect important du problème qui doit nécessairement être mis en rapport avec des résultats réels. C'est pourquoi la chaîne de mesure utilisée classiquement en balistique, ainsi que les dispositifs expérimentaux employés pour obtenir des résultats de validation, sont brièvement présentés dans la deuxième partie.<p><p>La troisième partie est axée sur les modèles. Nous présentons les principaux types de modèles que l'on peut retrouver en balistique intérieure. Les modèles à paramètres globaux et à paramètres locaux sont développés et nous formulons quelques remarques générales au sujet de l'état de l'art dans ce domaine, avant de nous interroger sur la problématique du choix d'un logiciel CFD adapté à l'utilisation visée.<p><p>Nous présentons alors le logiciel choisi, et détaillons les modèles qu'il utilise pour tenir compte des particularités de la balistique intérieure. Le mouvement du projectile dans l'arme, la combustion et le traitement du problème diphasique sont notamment passés en revue et développés.<p><p>Mobidic (Mobidic est l'acronyme de :MOdélisation Balistique Intérieure DIphasique Canon) est un logiciel français que nous avons obtenu vers la fin de cette étude. Ce logiciel est reconnu pour sa capacité à modéliser précisément les tirs en arme de moyen et gros calibre. Son fonctionnement et les modèles qu'il utilise sont exposés et comparés à notre implémentation.<p><p>La quatrième et dernière partie n'est certainement pas la moins importante. Elle présente les résultats issus des tirs que nous avons réalisés et les différentes étapes de validation qui ont été menées à bien, depuis les tests de base jusqu'à la validation totale dans deux armes de petit calibre.<p><p>Enfin, les conclusions, remarques et directions futures clôturent ce travail. / Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

This dissertation consists of five chapters, each of which focuses on various aspects of the forensic discipline of Firearms and Toolmarks. This dissertation for the most part attempts to highlight the exposure of projectiles to blood and the degradation over time of the fine detail, which is necessary for microscopic examination. This study should be of interest to students and qualified role-players in forensic science, the criminal justice system, the law community and the general population globally. Chapter 1 identifies the research problem and the necessary steps that were taken to ensure that the research methodol.ogy applied is relevant and reliable. Chapter 2 focuses on various factors that have to be considered in damage to bullets and investigation procedures that should be followed to ensure that physical evidence is preserved for submitting to a forensic science laboratory. Chapter 3 investigates the degradation effects of fired bullets exposed to various materials in a laboratory environment and the timelines associated with the degradation effects. Chapter 4 evaluates the examination procedures for fired bullets and the contributing factors that may influence the striation marks on bullets needed for microscopic examination. It also examines the scientific method used for firearm identification, and explores the admissibility of physical evidence in a court of law. The final chapter, Chapter 5 discusses the findings and recommendation of this research study. / Criminology / M. Tech. (Forensic Investigation)

Title of thesis: Ballistic cavity origin characterisation; auxiliary materials of a standardised or a special military ammunition. Aim of thesis: The goal of this work is to provide a regularising framework suggesting structural changes of the auxiliary materials in the impact zone of the various ammunition. Methods: A ballistic experiment based upon the piercing test of various ammunition types. For these tests different barrier materials were used (e.g. glycerine, soap, ballistic gel). A comparative study of the various physical aspects of the cavities was exercised. Several diagnostic methods such as dimensions verification, water volume measurement, projectile speed radar check, computer tomography or the high speed camera were used to determine the secondary cavity specifics. Results: This thesis identified several key parameters determining projectile behaviour in the auxiliary materials. The major determinants were: speed, position or homogeneity of the projectile on the impact. However the major parameter defining the "injury level" was the concluded that the highest Injury level has the prohibited "fragmentation effect ammunition". On the other hand it was pointed out that so called "Black Mamba" projectiles have lower injury effect, although manufactore claims otherwise. Key words:...

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L’étude présentée porte sur le développement d’un modèle numérique destiné à évaluer les performances balistiques d’une structure multicouche polymère/métal frittée par procédé SPS. Les matériaux sont un alliage d’aluminium 7020 et un polyimide thermoplastique amorphe qui sont ensuite assemblés avec une résine epoxy. Le comportement mécanique de ces trois matériaux a été étudié sur de larges gammes de vitesses de déformations (de 0.0001 /s à 50.000 /s) et de températures (de -70°C à 500°C) correspondant aux conditions extrêmes rencontrées lors d’impacts à hautes vitesses. Afin d’améliorer la précision des résultats, des approches analytiques ont été développées autant pour la modélisation du métal que pour celle les polymères. Après la calibration des modèles, ces derniers ont été implémenté dans ABAQUS®/Explicit (éléments finis) via des subroutines VUMAT en code FORTRAN. Des essais d’impacts de billes à hautes vitesses ont été réalisés sur des cibles monocouches pour valider les modèles numériques. De nombreuses configurations de composites multicouches ont ensuite été étudiées numériquement et leurs performances balistiques ont été comparées. / The present study deals with the development of a numerical model to evaluate the ballistic performance of a polymer/metal multilayer structure sintered by SPS. The materials are an aluminum alloy 7020 and an amorphous thermoplastic polyimide which are then assembled using an epoxy resin. The mechanical behavior of these three materials has been studied over wide ranges of strain rates (from 0.0001 / s to 50,000 / s) and temperatures (from -70 °C to 500 °C) corresponding to the extreme conditions encountered during impacts at high velocities. In order to improve the accuracy of the results, analytical approaches have been developed both for the modeling of the metal and for the polymers. After the calibration of the models, these models were implemented in ABAQUS® / Explicit (finite elements) via VUMAT subroutines in FORTRAN code. Ball impact tests at high velocities were performed on monolayer targets to validate numerical models. Numerous configurations of multilayer composites were then studied numerically and their ballistic performances have been compared.

The determination of how far a firearm was from a victim or target when it was discharged is a frequent request to crime laboratories. This determination requires test firing the firearm at various distances to compare gunshot residue patterns made during the test with patterns on the victim or target. Crime laboratories stipulate that the same firearm and ammunition used in commission of the crime must be used for this testing; however, little empirical evidence exists supporting this requirement. It was the purpose of this study to determine if there were any significant differences using different firearms and different ammunition in distance determination testing. The findings indicated that no significant differences occurred with different firearms but there were significant differences with different brands of ammunition.