مطالعه تجربی و عددی اثر ضخامت هسته و رویه در پانل‌های ساندویچی با هسته فوم و رویه‌های آلومینیومی تحت بارگذاری انفجاری

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران

2 استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران

3 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران

4 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت

چکیده

پانل‌های ساندویچی معمولاً به دلیل نسبت استحکام به وزن و جذب انرژی بالا، کاربرد وسیعی در صنایع مختلف از جمله هوافضا، صنایع دریایی و خودروسازی دارند. این مطالعه به بررسی استحکام و کارایی پانل‌های متشکل از فوم‌های پلی‌یورتان با چگالی کم که بین دو پوسته آلومینیومی ساندویچ شده، می‌پردازد. در این مقاله، با تهیه فوم‌های پلی‌یورتان با ضخامت‌های مختلف و ساخت پانل‌های ساندویچی از ورق‌های آلومینیومی و هسته فوم پلی‌یورتان، با استفاده از دستگاه شاک تیوب انفجاری و انجام تعدادی آزمایش‌ انفجاری هدفمند، اثر ضخامت فوم در مقدار جابجایی سطح پشتی ساختار ساندویچی و میزان جذب انرژی آن مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین با استفاده از نتایج آزمایش فشار انجام شده بر روی فوم، شبیه‌سازی سازه ساندویچی تحت بار انفجاری به کمک نرم‌افزار اتوداین انجام شده است. مقایسه نتایج بیانگر این است که بین نتایج تجربی و عددی تطابق خوبی وجود دارد. بررسی‌های تجربی و مطالعات پارامتریک انجام شده، نشان می‌دهند که با افزایش ضخامت فوم و ضخامت رویه پشتی ساختار ساندویچی، جابجایی رویه پشتی کاهش یافته و میزان جذب انرژی آن افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]  Hou W, Zhu F, Lu G, Fang DN (2010) Ballistic impact experiments of metallic sandwich panels with aluminium foam core. Int J Impact Eng 37(10): 1045-1055.

[2]  Ashby MF, Evans T, Fleck NA, Hutchinson J, Wadley H, Gibson L (2000) Metal foams: a design guide. Elsevier.

[3]  Guruprasad S, Mukherjee A (2000) Layered sacrificial claddings under blast loading Part I—analytical studies. Int J Impact Eng 24(9): 957-973.

[4]  Guruprasad S, Mukherjee A (2000) Layered sacrificial claddings under blast loading Part II—experimental studies. Int J Impact Eng 24(9): 975-984.

[5]  Hanssen A, Enstock L, Langseth M (2002) Close-range blast loading of aluminium foam panels. Int J Impact Eng 27(6):  593-618.

[6]  Ma G, Ye Z (2007) Energy absorption of double-layer foam cladding for blast alleviation. Int J Impact Eng 34(2):  329-347.

[7]  Karagiozova D, Nurick G, Langdon G, Yuen SCK, Chi Y, Bartle S (2009) Response of flexible sandwich-type panels to blast loading. Compos Sci Technol 69(6): 754-763.

[8]  Shen J, Lu G, Wang Z, Zhao L (2010) Experiments on curved sandwich panels under blast loading. Int J Impact Eng 37(9): 960-970.

[9]  Theobald M, Langdon G, Nurick G, Pillay S, Heyns A, Merrett R (2010) Large inelastic response of unbonded metallic foam and honeycomb core sandwich panels to blast loading. Compos Struct 92(10): 2465-2475.

[10] Yazici M, Wright J, Bertin D, Shukla A (2014) Experimental and numerical study of foam filled corrugated core steel sandwich structures subjected to blast loading. Compos Struct 110: 98-109.

[11] Qi C, Remennikov A, Pei LZ, Yang S, Yu ZH, Ngo TD (2017) Impact and close-in blast response of auxetic honeycomb-cored sandwich panels: experimental tests and numerical simulations. Compos Struct 180: 161-178.

[12] Doğru M, Güzelbey İ (2018) Investigation of the impact effects of thermoplastic polyurethane reinforced with multi-walled carbon nanotube for soldier boot under the blast load. J Thermoplast Compos 0892705717734599.

[13] Bahei-El-Din YA, Dvorak GJ (2007) Behavior of sandwich plates reinforced with polyurethane/polyurea interlayers under blast loads. J Sandw Struct Mater 9(3): 261-281.

[14] Raman SN, Somarathna HCC, Mutalib AA, Badri KH, Taha MR (2018) Bio-based polyurethane elastomer for strengthening application of concrete structures under dynamic loadings. International Congress on Polymers in Concrete 751-757.

[15] Imbalzano G, Linforth S, Ngo TD, Lee PVS, Tran P (2018) Blast resistance of auxetic and honeycomb sandwich panels: comparisons and parametric designs. Compos Struct 183: 242-261.

[16] A. International, Standard Test Method for Compressive Properties of Rigid Plastics. ASTM International, 2010.

[17] Dobratz B (1981) LLNL explosives handbook: properties of chemical explosives and explosives and explosive simulants. Lawrence Livermore National Lab, CA (USA).

[18] AUTODYN. Theory Manual. Century Dynamics (2006).

[19] Fish J, Oskay C, Fan R, Barsoum R (2005) Al 6061-T6-elastomer impact simulations. Electronic Document.

[20] Forouzan MR, Hoseini R (2010) Dynamic Analysis of a Modified Truck Chassis. International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology 3(4): 31-36.

[21] Hoseini R, Salehipoor H (2012) Optimum design process of vibration absorber via imperialist competitive algorithm. Int J Struct Stab Dy 12(03): 1250019.

[22] Hosseini R, Firoozbakhsh K, Naseri H (2014) Optimal design of a vibration absorber for tremor control of arm in Parkinson's disease. Journal of Computational and Applied Research in Mechanical Engineering (JCARME) 3(2): 85-94.

[23] Hosseini R, Hamedi M (2015) Study of the resonant frequency of unimorph triangular V-shaped piezoelectric cantilever energy harvester. International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology 8(4).

[24] Hosseini R, Hamedi M (2016) An investigation into resonant frequency of triangular V-shaped cantilever piezoelectric vibration energy harvester. Journal of Solid Mechanics 8(3): 560-567.

[25] Hosseini R, Hamedi M (2016) Resonant frequency of bimorph triangular V-shaped piezoelectric cantilever energy harvester. Journal of Computational and Applied Research in Mechanical Engineering (JCARME) 6(1): 65-73.

[26] Hosseini R, Hamedi M, Ebrahimi Mamaghani A, Kim HC, Kim J, Dayou J (2017) Parameter identification of partially covered piezoelectric cantilever power scavenger based on the coupled distributed parameter solution. International Journal of Smart and Nano Materials 8(2-3): 110-124.

[27] Hosseini R, Hamedi M, Im J, Kim J, Dayou J (2017) Analytical and experimental investigation of partially covered piezoelectric cantilever energy harvester. Int J Pr Eng Man-Gt 18(3): 415-424.

[28] Hosseini R, Nouri M (2016) Shape design optimization of unimorph piezoelectric cantilever energy harvester. Journal of Computational Applied Mechanics 47(2): 247-259.

[29] Hosseini R, Zargar O, Hamedi M (2018) Improving power density of piezoelectric vibration-based energy scavengers. Journal of Solid Mechanics 10(1): 98-109.

[30] Nejad RM, Marghmaleki IS, Hoseini R, Alaei P (2011) Effects of irreversible different parameters on performance of air standard Otto cycle. J Am Sci 7(3): 248-254.

[31] Salehipour H, Hosseini R, Firoozbakhsh K (2015) Exact 3-D solution for free bending vibration of thick FG plates and homogeneous plate coated by a single FG layer on elastic foundations. Journal of Solid Mechanics 7(1):28-40.

[32] حسینی ر، فاتحی ناراب هـ (1396) بررسی تجربی برداشت انرژی از راه رفتن انسان. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 181-173 :(4)7.

[33] حسینی ر، ابراهیمی ممقانی ع، نوری م (1396) بررسی تجربی اثر کاهش عرض تیر بر بازده برداشت کننده انرژی ارتعاشی پیزوپلیمری. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 52-41 :(3)7.   

[34] حسینی ر، فاتحی ناراب هـ (1396) برداشت انرژی ارتعاشی با استفاده از تیر یک‌سردرگیر با دو لایه پیزوالکتریک. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره­ها 9-1 :(1)7.