بررسی عددی تأثیر هندسه بر میزان جذب انرژی پانل‌های ساندویچی تحت بارگذاری انفجاریDOR:20.1001.1.26762935.1399.11.4.1.6

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه امام حسین (ع)

2 'گروه عمران دانشکده پدافند غیر عامل دانشگاه امام حسین (ع)

چکیده

در سال­های اخیر با پیشرفت فناوری­های نوین در حوزه سازه، توجه زیادی به المان­هایی مانند پانل‌های ساندویچی شده است. این نوع از المان­ها درعین‌حال که وزن کمی دارند دارای مقاومت بالایی نیز هستند. اجزای ساندویچی  از پرکاربردترین المان­ها برای مقابله با فشار ناشی از موج انفجار هستند. هسته­ پانل‌های ساندویچی مهم­ترین نقش را در جذب و استهلاک انرژی، بر عهده دارد. شکل هندسی هسته می‌تواند در میزان جذب انرژی نقش تعیین‌کننده‌ای داشته باشد. بر این اساس، در این مقاله، اثر شکل هندسی هسته پانل‏ ساندویچی فولادی، بر رفتار و میزان جذب انرژی آن در برابر موج انفجار ‏با روش عددی بررسی‌شده است. حل عددی با استفاده از نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس انجام می‌شود. اعتبارسنجی پاسخ‏ها‏ی به‌دست‌آمده از حل عددی، با داده‏ها‏ی تجربی مقالات معتبر انجام‌ شده است. در ادامه، پانل‌های ساندویچی با چهار نوع هسته مختلف متداول و دارای قابلیت ساخت آسان، تحت اثر فشارهای متفاوت موج انفجار مدل شدند و اثر هندسه هسته بر میزان جابجایی و جذب انرژی، موردبررسی قرار گرفت. دو معیار مهم در طراحی این نوع پانل‌های ساندویچی بیشینه کردن میزان جذب انرژی و کمینه کردن مقدار بیشینه جابجایی است. نتایج به‌دست‌آمده نشان می­دهد، در فشارهای پایین مدل 4 با هسته دارای شبکه افقی چهارضلعی، بیشترین میزان جذب انرژی و کمترین جابجایی را دارد. با این وجود، در فشارهای بالا مدل 2 با هسته دارای شبکه عمودی شش­ضلعی دارای کمترین میزان جابجایی و مدل 1 با شبکه عمودی شش­ضلعی دارای بیشینه میزان جذب انرژی است. به عبارت دیگر وابسته به میزان فشار انفجار، پانل ساندویچی با هندسه خاصی می­تواند بهترین عملکرد را داشته باشد.   

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Heimbs, S. “Foldcore Sandwich Structures and their impact Behaviour: an Overview”; Dynamic failure of composite and sandwich structures. Springer, Dordrecht, 2013.##
[2]             Gilkie, R.; Sundararaj, P. “The Impact Resistance of Plastics Sandwich Constructions using Low Density Urethane Foam Cores”; J. Cell. Plast. 1971, 7, 313-318.##
[3]     Nayak, S. K.; “Optimization of Honeycomb Core Sandwich Panel to Mitigate the Effects of Air Blast Loading”; MS. Thesis, The Pennsylvania State University, 2010.##
[4]             Nurick, G.; Martin, J. “Deformation of Thin Plates Subjected to impulsive Loading—a Review Part II: experimental Studies”; Int. J. Impact. Eng. 1989, 8, 171-186.##
[5]             Nurick, G.; Martin, J.  “Deformation of Thin Plates Subjected to Impulsive Loading—a Review: Part i: Theoretical Considerations”; Int. J. Impact. Eng. 1989, 8, 159-170.##
[6]             Rajendran, R.; Lee, J. “Blast Loaded Plates”; Mar. Struct. 2009, 22, 99-127.##
[7]             Jacob, N.; Yuen, S. C. K.; Nurick, G.; Bonorchis, D.;  Desai, S.; Tait, D.“Scaling Aspects of Quadrangular Plates Subjected to Localised Blast Loads—Experiments and Predictions”; Int. J. Impact. Eng. 2004, 30, 1179-1208.##
[8]             Xue, Z.;  Hutchinson, J. W. “Preliminary Assessment of Sandwich Plates Subject to Blast Loads”; Int. J. Mech. Sci. 2003, 45, 687-705.##
[9]             Mori, L.;Queheillalt, D.;Wadley, H.;Espinosa, H. “Deformation and Failure Modes of I-core Sandwich Structures Subjected to Underwater Impulsive Loads”; Exp. Mech. 2009, 49, 257-275.##
[10]          Valdevit, L.; Wei, Z.; Mercer, C.; Zok, F. W.; Evans, A. G.; “Structural Performance of Near-Optimal Sandwich Panels with Corrugated Cores”; Int. J. Solids. Struct. 2006, 43, 4888-4905.##
[11]          Jing, L.;Yang, F.;Wang, Z.;Zhao, L.“A Numerical Simulation of Metallic Cylindrical Sandwich Shells Subjected to Air Blast Loading”; Lat. Am. J. Solids Stru. 2013, 10, 631-645.##
[12]  Vatani Oskouei, A.;Kiakojouri, F.“Non-linear Dynamic Analysis of Steel Hollow I-Core Sandwich Panel under Air Blast Loading”; Civil. Eng. Civil. Infr. 2015, 48, 323-344.##
[13]  Peyman, S.;Ghazanfarinia, S.“Defence and Secutity Structures”; MAUT Press, 2007.##
[14]  Sayed M. Soleimani, Nader H. Ghareeb, Nourhan H. Shaker, Modeling, Simulation and Optimization of Steel Sandwich Panels under Blast Loading,  American Journal of Engineering and Applied Sciences, 2018.##
[15]  Sabzevari, S.; Shahabian, F. “Optimum Selection of Corrugated Sandwich Panels Shape and Materials Subjected to Blast Loading”.##
[16]  Peyman, S.;Sonbolestan, S.H.“Analysis of Underground Tunnels in Explosion Loading Based on Peak Particle Velocity”; Advanced Defence Sci. & Technol. 2017, 8, 45-50.##
[17]  Bulson, P. S. “Explosive Loading of Engineering Structures”; CRC Press: 2002.##
[18]  Brode, H. L. “Numerical Solutions of Spherical Blast Waves”; J. Appl. Phys. 1995, 26, 766-775.##
[19]  Henrych, J.; Major, R. “The Dynamics of Explosion and its Use”; Elsevier/North-Holland, Inc., New York, 1979.##
[20]  Dharmasena, K. P.; Wadley, H. N.; Xue, Z.; Hutchinson, J. W. “Mechanical Response of Metallic Honeycomb Sandwich Panel Structures to High-Intensity Dynamic Loading”; Int. J. Impact. Eng. 2008, 35, 1063-1074.##
Nahshon, K.; Pontin, M.; Evans, A.; Hutchinson, J.; Zok, F.; “Dynamic Shear Rupture of Steel Plates”; J. Mech. Mater. Struct. 2007, 2, 2049-2066. ##