تحلیل ضربه عمودی در سازه ساندویچی با درنظرگرفتن مکانیزم‌های مختلف جذب انرژی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی همدان

2 دانشگاه رازی

3 دانشگاه تهران

چکیده

هدف این مقاله ارائه روش تحلیلی جدیدی برای محاسبه میزان جذب انرژی ورق­های ساندویچی آلومینیوم- فوم تحت اثر ضربه سرعت ‌بالا است. ورق­های ساندویچی آلومینیوم- فوم دارای هسته از جنس فوم هستند که بین دو صفحه فلزی آلومینیومی، محصور شده است.        ضربه­زننده به‌صورت پرتابه صلب استوانه­ای سر تخت در نظر گرفته شده است. با استفاده از مدل جرم و فنر، جذب انرژی لایه­های آلومینیومی در بارگذاری شبه ­استاتیکی و با در نظر گرفتن مکانیزم­های مختلف جذب انرژی محاسبه شده است. همچنین فوم نیز به­واسطه خردشدن بخشی از انرژی پرتابه را جذب می­کند. نهایتاً جذب انرژی توسط ورق­های ساندویچی آلومینیوم- فوم محاسبه و با استفاده از موازنه انرژی، سرعت حد بالستیک و سرعت باقیمانده پرتابه محاسبه شده است. مقادیر سرعت حد بالستیک و سرعت باقی­مانده محاسبه‌شده با روش تحلیلی هم‌خوانی مناسبی با مقادیر تجربی و عددی دارد. همچنین اثرات چگالی فوم، جرم و قطر پرتابه در میزان جذب انرژی ساندویچ پانل بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها


[1]     Backman, M. E.; Goldsmith, W. “The Mechanics of Penetration of Projectiles into Targets”; Int. J. Eng. Sci. 1978, 16, 1-99.##
[2]     Corbett, G. G.; Reid, S. R.; Johnson, W. “Impact Loading of Plates and Shells by Free-flying Projectiles: A Review”; Int. J. Imp. Eng. 1996, 18, 141-230.##
[3]     Forrestal, M. J.; Okajima, K.; Luk, V. K. “Penetration of 6061-T651 Aluminum Targets with Rigid Long Rods”; Appl. Mech. 1988, 55, 755-760.##
[4]     Forrestal, M. J.; Luk, V. K.; Brar, N. S. “Perforation of Aluminum Armor Plates with Conical-Nose Projectiles”; Mech. Mat. 1990, 10, 97-105.##
[5]     Forrestal, M. J.; Tzou, D. Y.; Askari, E.; Longcope, D. B. “Penetration into Ductile Metal Targets with Rigid Spherical-nose Rods”; Int. J. Imp. Eng. 1995, 16, 699-710.##
[6]     Ulven, C.; Vaidya, U. K.; Hosur, M. V. “Effect of Projectile Shape during Ballistic Perforation of VARTM Carbon/epoxy Composite Panels”; Compos. Str. 2003, 61, 143-150.##
[7]     Mamivand, M.; Liaghat, G. H. “A Model for Ballistic Impact on Multi-layer Fabric Targets”; Int. J. Imp. Eng. 2010, 37, 806-812.##
[8]     Pol, M.H; Liaghat, G. H.; Sedighi, M. “Analytical Modeling of Perforation of Projectiles into Glass/epoxy Composite”; Journal of Modares Mechanical Engineering; 2012, 12, 11-19 (In Persian).##
[9]     Radmehr, D.; Liaghat, G. H.; Feli, S. “Analytical Solution for Penetration of Deformable Blunt Projectiles into the Multilayer Metallic Targets”; Energetic Material 2010, 11, 21-31 (In Persian).##
[10]  Sabouri, H.; Liaghat, G. H. “Comments on the Article: Ballistic Impact of GLARE™ Fiber–Metal Laminates by Michelle, S.; Hoo, F.; Chunfu, L.; Duane, M.; Revilock, Jr. D.;  Hopkins, A. Compos. Struct. 2003, 61, 73–88”; Compos. Struct. 2010, 92, 600-601.##
[11]  Hoo Fatt, M. S.; Sirivolu, D. “A Wave Propagation Model for the High Velocity Impact Response of a Composite Sandwich Panel”; Int. J. Imp. Eng. 2010, 37, 117-130.##
[12]  Feli, S.; Namdaripour, M. H. “An Analytical Model for Composite Sandwich Panels with Honeycomb Core Subjected to High-velocity Impact”; Compos. Part B: Eng. 2012, 43, 2439-2447.##
[13]  Zhao, H.; Elnasri, I.; Girard, Y. “Perforation of Aluminum Foam Core Sandwich Panels under Impact Loading—An Experimental Study”; Int. J. Imp. Eng. 2007, 34, 1246-1257.##
[14]  Hanssen, A. G.; Girard, Y.; Olovsson, L.; Berstad, T.; Langseth, M. “A Numerical Model for Bird Strike of Aluminum Foam-based Sandwich Panels”; Int. J. Imp. Eng. 2006, 32, 1127-1144.##
[15]  Hou, W.; Zhu, F.; Lu, G.; Fang, D. “Ballistic Impact Experiments of Metallic Sandwich Panels with Aluminum Foam Core”; Int. J. Imp. Eng. 2010, 37, 1045-1055.##
[16]  Ziya Shamami, M.; Khoda Rahmi, H.; Vahedi, Kh.; Pol, M. H. “Experimental and Numerical Investigation of a Blunt Rigid Projectile Penetrating into a Sandwich Panel Having Aluminum Foam Core”; Journal of Modares Mechanical Engineering 2013, 13, 1-13 (In Persian).##
[17]  Ziya Shamami, M.; Pol, M. H.; Khoda Rahmi, H. “Experimental Investigation of Ballistic Properties of Aluminum Foam Structure”; Journal of Modares Mechanical Engineering. 2013, 13, 22-27 (In Persian).##
[18]  Feli, S.; Jafari, S. S. “Analytical Investigation of Perforation of Aluminum–foam Sandwich Panels under Ballistic Impact”; Journal of Modares Mechanical Engineering. 2013, 13, 52-59 (In Persian).##
[19]  Lin, C.; Hoo Fatt, M. S. “Perforation of Composite Plates and Sandwich Panels under Quasi-Static and Projectile Loading”; J. Compos. Mat. 2006, 40, 1801-1840.##
[20]  Wen, H. M; Reddy, T. Y.; Reid, S. R.; Soden, P. D. “Indentation, Penetration and Perforation of Composite Laminate and Sandwich Panels Under Quasi-Static and Projectile Loading”; Key. Eng. Mat. 1997, 141, 501-552.##
[21]  Wu, Q. G.; Wen, H. M.; Qin, Y.; Xin, S. H. “Perforation of FRP Laminates Under Impact by Flat-Nosed Projectiles”; Compos. Part B: Eng. 2012, 43, 221-227.##
[22]  Shivakumar, K. N.; Elber, W.; IIIG, W. “Prediction of Impact Force and Duration Due to Low Velocity Impact on Circular Composite Laminates”; Appl. Mech. 1985, 52, 674-680.##
[23]  Timoshenko, S.; Woinowsky-Krieger, S.; Woinowsky, S. “Theory of Plates and Shells”; McGraw-Hill: New York, 1959.##
[24]  Lukasiewicz, S. A. “Introduction of Concentrated Loads in Plates and Shells”; Prog. Aero. Sci. 1976, 17, 109-146.##
[25]  Woodward, R. L.; De Morton, M. E. “Penetration of Targets by Flat-ended Projectiles”; Int. J. Mech. Sci. 1976, 18, 119-127.##
[26]  Hoo Fatt, M. S.; Lin, Ch.; Revilock, J. R.; Duane, M.; Hopkins, D. A. “Ballistic Impact of GLARE™ Fiber–Metal Laminates”; Compos. Struct. 2003, 61, 73-88.##
[27]  Reid, S. R.; Zhou, G., “Impact Behavior of Fiber-Reinforced Composite Materials and Structures”; CRC Press: New York, 2000.##
[28]  Forrestal, M. J.; Okajima, K.; Luk, V. K. “Penetration of 6061-T651 Aluminum Targets with Rigid Long Rods”; J. Appl. Mech. 1988, 55, 755-760.##