بررسی عددی و تجربی یکپارچگی سازه بدنه خودروی زرهی در بارگذاری انفجاری

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 کارشناس ارشد مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات، تهران، ایران

3 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

چکیده

یکی از تهدیدات مهم برای سازه بدنه خودروهای زرهی، بارگذاری انفجاری می باشد. در این مقاله به مطالعه تغییر شکل بدنه خودروی زرهی تحت بارگذاری انفجاری با استفاده از مدل‌سازی اجزای محدود پرداخته خواهد شد و نتایج با کمک آزمایش‌های تجربی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. بدین منظور در ابتدا با استفاده از مدل‌سازی اجزای محدود اثر موج انفجار حاصل از 10 کیلوگرم تی‌ان‌تی در فاصله 97 سانتی‌متری از کف خودروی زرهی به سازه اعمال می‌گردد و عکس‌العمل سازه در مقابل این بار انفجاری مورد بررسی قرار می‌گیرد. سپس قسمتی از خودرو با میزان تنش-های بیشینه به عنوان سازه منتخب برای بررسی اثرات اتصالات جوشکاری در استحکام سازه انتخاب گردید و فرآیند انفجار با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) مدل‌سازی شد. میزان ماده منفجره و فاصله آن برای سازه منتخب به گونه ای انتخاب شد که بار معادل با بار انفجاری شرایط واقعی یکسان باشد ( 500 گرم تی‌ان‌تی در فاصله 5/12سانتی‌متری سازه). برای انجام آزمون تجربی، یک سیستم گیره‌بندی مخصوص طراحی و ساخته شد و سازه مورد مطالعه بر روی آن قرار داده شد و انفجار صورت پذیرفت. نتایج تحلیل اجزای محدود نشان می‌دهد که سطح تنش در اتصالات جوشکاری شده از استحکام تسلیم ماده فراتر رفته و قطعه دچار تغییر شکل پلاستیک خواهد شد ولی هیچ گونه شکستی در اتصالات مشاهده نمی‌شود. همچنین تصاویر ثبت شده از انفجار با دوربین سرعت بالا تطابق خوبی با نتایج مدل‌سازی با استفاده از روش هیدرودینامیک ذرات هموار (SPH) را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Verhoeven TA (2011) Procedures for evaluating the protection level of armoured vehicles, Vol. 1: Kinetic Energy and Artillery Threat. 3rd edn. Allied Engineering Publication, Belgium.

[2] Verhoeven TA (2011) Procedures for evaluating theprotection level of armoured vehicles Vol. 2: Mine Threat. 3rd edn. Allied Engineering Publication, Belgium.

[3] Verhoeven TA (2008) Procedures for evaluating the protection level of armoured vehicles Vol. 3: IED Threat. 2nd edn. Allied Engineering Publication, Belgium.

[4] Mackiewicz A, Sławiński G, Niezgoda T, Będziński R (2016) Numerical analysis of the risk of neck injuries caused by ied explosion under the vehicle in military environments. ACTA Mech et Auto 10(4): 258-264.

[5] Kiliç N, Bedir S, Erdik A, Ekici B, Taşdemirci A, Güden M (2014) Ballistic behavior of high hardness perforated armor plates against 7.62mm armor piercing projectile. Materi Design 63: 427-438.

[6] Kiliç N, Ekici B (2013) Ballistic resistance of high hardness armor steels against 7.62 mm armor piercing ammunition. Mater Design 44: 35-48.

[7] Najafi M, Hosseini SH, Joudaki J (2018) Penetration of armored piercing projectile into ultra-high strength steel targets: numerical and experimental investigation. Journal of Solid and Fluid Mechanics 8(2): 81-92. (in Persian)

[8] Abbaschian R, Abbaschian L, Reed-Hill RE (2009) Physical Metallurgy Principles. 4th edn. Cengage Learning, Stamford.

[9] Murti VSR, Srinivas PD, Banadeki GHD, Raju KS (1993) Effect of heat input on the metallurgical properties of HSLA steel in multi-pass MIG welding. J Mater Process Technol 37: 723-729.

[10] Mazur M, Ulewicz R, Bokůvka O (2014) The impact of welding wire on the mechanical properties of welded joints. Mater Eng- Materiálové Inžinierstvo (Memi) J 21: 122-128.

[11] User CAE. Abaqus 6.14 Analysis User Guide. Dassault System, 2014.

[12] Ngo TD, Mendis P, Gupta A, Ramsay J (2007) Blast loading and blast effects on structures - An overview. Electron J Struct Eng 7: 76-91.

[13] Khalilpour SH, Aghakouchak AA, Dehghani G (2017) Determination of blast pressure distribution around cylindrical shape based on numerical simulation of explosion. Modares Mechanical Engineering 17(2): 19-28. (in Persian)

[14] Moosabeiki Dehabadi V, Zamani Ashani J (2015) Study of various clamped isotropic square plates simulating methods and compare with experimental results under explosion loads. Modares Mech Eng J 14(13): 315-322. (in Persian)

[15] Deniz T (2013) Ballistic penetration of hardened steel plates. MSc Thesis, Dep of Mech Eng Middle East Technical University.

[16] Jafari Y (2017) Smoothed particle hydrodynamics (SPH) simulation and its applications in aerospace. J Tech Aero Eng 1(2): 1-15. (in Persian)

[17] Rouzbahani F, Hejranfar K (2018) Numerical simulation of wave-floating bodies interaction using a truly incompressible SPH method with artificial compressibility approach. Journal of Solid and Fluid Mechanics 8(1): 241–252. (in Persian)

[18] Mousavi MV, Zamani Ashani J (2016) Simulation of expansion and rupture of cylindrical shell under internal explosion by smoothed particle hydrodynamics Sharif Mech 32.3(1): 29-39. (in Persian)

[19] Rajendran R, Lee JM (2009) Blast loaded plates. Mar Struct 22: 99-127.

[20] Elek P, Jaramaz S (2013) Modeling of the metal cylinder acceleration under explosive loading. Sci Tech Rev 63: 39-46.

[21] Banerjee A, Dhar S, Acharyya S, Datta D, Nayak N (2015) Determination of Johnson-Cook material and failure model constants and numerical modelling of charpy impact test of armour steel. Mater Sci Eng A 640: 200-209.