مطالعه عددی تأثیر جنس و تعداد لایه‌های فلزی بر پاسخ مکانیکی سازه‌های فلزی چندلایه تحت بارگذاری ضربه سرعت پائین

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

در این مقاله، رفتار مکانیکی سازه‌های فلزی چندلایه تحت بارگذاری ضربه سرعت پائین به کمک نرم‌افزار المان محدود ال اس داینا مورد بررسی قرار گرفته است. تأثیر جنس و تعداد لایه‌های فلزی بر خروجی‌های ضربه شامل نیروی تماسی، مدت زمان تماس، میزان جابجایی نقطه زیرین سازه و میزان انرژی اتلافی مطالعه شده است. ابتدا تعداد لایه‌های فلزی ثابت و برابر دولایه فرض شده و تأثیر استفاده از جنس فلزهای مختلف شامل آلومینیوم 6061-T6، فولاد، سرب و آلومینیوم 6061 در این دو لایه بررسی شده است. سپس جنس مورد استفاده برای ساخت سازه فلزی چندلایه ثابت فرض شده و با تغییر تعداد لایه‌ها از یک تا شش در ضخامت کل ثابت، تأثیر تعداد لایه‌های فلزی مطالعه شده است. تنش تسلیم و مدول الاستیسیته لایه‌های فلزی دو ویژگی مادی تأثیرگذار بر خروجی‌های ضربه هستند. افزایش تعداد لایه‌های فلزی در ضخامت ثابت، موجب کاهش نیروی تماسی و همچنین افزایش میزان جابجایی و مدت زمان تماس شده است. نتایج مدل المان محدود حاضر، در مقایسه با نتایج سایر محققین و نتایج آزمایشگاهی صحه‌گذاری شد است.

کلیدواژه‌ها


[1] Bagheri Tofighi M, Biglari H (2021) FEM analyses of low velocity impact response of sandwich composites with nanoreinforced polypropylene core and aluminum face sheets. Phys Mesomech 24(1): 107-116.
[2] Rezasefat M, Mostofi TM, Ozbakkaloglu T (2019) Repeated localized impulsive loading on monolithic and multi-layered metallic plates. Thin Walled Struct 144: 106332.
[3] Mostofi TM, Babaei H, Alitavoli M, Lu G, Ruan D (2019) Large transverse deformation of double-layered rectangular plates subjected to gas mixture detonation load. Int J Impact Eng 125: 93-106.
[4] Mostofi T M, Babaei H (2019) Plastic deformation of polymeric-coated aluminum plates subjected to gas mixture detonation loading: Part I: Experimental studies. JSFM 9(1): 71-83.
[5] Sarasini F, Tirillo J, Ferrante L, Sergi C, Sbardella F, Russo P, Simeoli G, Mellier D, Calzolari A (2019) Effect of temperature and fiber type on impact behavior of thermoplastic fiber metal laminates. Compos Struct 223: 110961.
[6] Colombo C, Carrado A, Palkowski H, Vergani L (2015) Impact behaviour of 3-layered metal-polymer-metal sandwich panels. Compos Struct 133: 140-147.
[7] Sun G, Wang E, Wang H, Xiao Z, Li Q (2018) Low-velocity impact behaviour of sandwich panels with homogeneous and stepwise graded foam cores. Mater Des 160: 1117-1136.
[8] Marouf B T, Bagheri R, Mahmudi R (2008) Role of interfacial fracture energy and laminate architecture on impact performance of aluminum laminates. Compos Part A Appl Sci Manuf 39(11): 1685-1693.
[9] Marouf BT, Bagheri R, Mahmudi R (2004) Effects of number of layers and adhesive ductility on impact behavior of laminates. Mater Lett 58(22): 2721-2724.
[10] Katnam KB, Crocombe AD, Sugiman H, Khoramishad H (2011) Static and fatigue failures of adhesively bonded laminate joints in moist environments. Int J Damage Mech 20(8): 1217-1242.
[11] Katnam KB, Crocombe AD, Khoramishad H, Ashcroft A (2011) The static failure of adhesively bonded metal laminate structures: A Cohesive Zone Approach. J Adhes Sci Technol 25(10): 1131-1157.
[12] Pacchione M, Hombergsmeier E (2009) Hybrid metal laminates for low weight fuselage structures. Engineering Against Fracture. Dordrecht, Springer: 41-57.
[13] Yildirim M, Kemal Apalak M (2011) Transverse low-speed impact behavior of adhesively bonded similar and dissimilar clamped plates. J Adhes Sci Technol 25(1): 69-91.
[14] Kemal Apalak M, Yildirim M (2011) Effect of adhesive thickness on transverse low-speed impact behavior of adhesively bonded similar and dissimilar clamped plates. J Adhes Sci Technol 25(19): 2587-2613.
[15] Yildirim M, Kemal Apalak M (2014) Experimental investigation on transverse low-speed impact behavior of adhesively bonded similar and dissimilar clamped plates. J Adhes Sci Technol 28(13): 1219-1242.
[16] Wang P, Zhang X, Zhang H, Li X, He P, Lu G, Yu TX, Yang J (2015) Energy absorption mechanisms of modified double-aluminum layers under low-velocity impact. Int J Appl Mech 7(6): 1-18.
[17] Khoramishad H, Bagheri Tofighi M (2015) Effects of mechanical and geometrical properties of adhesive and metal layers on low-velocity impact behavior of metal laminate structures. J Adhes Sci Technol 29(7): 592-608.
[18] Khoramishad H, Bagheri Tofighi M, Khodaei M (2018) Effect of stacking sequence on low-velocity impact behavior of metal laminates. Phys Mesomech 21(2): 140-149.
[19] Rezasefat M, Mirzababaie Mostofi T, Babaei H, Ziya-Shamami M, Alitavoli M (2019) Dynamic plastic response of double-layered circular metallic plates due to localized impulsive loading. P I Mech Eng L-J Mat 233(7): 1449-1471.