تحلیل عددی الاستیسیته غیرخطی ضربه کم‌سرعت خارج از مرکز ورق ساندویچی مستطیلی با رویه‌های کامپوزیتی تحت پیش‌بار دوبعدی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 استاد مهندسی مکانیک، آزمایشگاه خواص مکانیکی مواد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

2 دانشیار مهندسی مکانیک، قطب علمی سازه‌ها و سامانه‌های هوشمند، دانشکده`مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

3 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران

چکیده

اکثر پژوهش‌های انجام شده در ارتباط با ضربه کم‌سرعت ورق، پاسخ ورق به ضربه مرکزی را در بر می‌گیرند و عموماً برای حالت‌های بدون پیش‌بار انجام شده‌اند. در این مقاله به تحلیل عددی الاستیسیته غیرخطی ضربه کم‌سرعت خارج از مرکز ورق ساندویچی با رویه‌های کامپوزیتی تحت پیش‌بار دوبعدی پرداخته می‌شود و تاثیر انرژی ضربه‌زننده، سفتی هسته، ضخامت هسته، شکل هندسی ضربه‌زننده و وجود لایه‌های چسب در محل اتصال هسته به رویه‌ها در پاسخ ضربه مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای این منظور، بجای استفاده از تئوری‌های تقریبی ورق، از شبیه‌سازی سه‌بعدی ضربه در نرم افزار آباکوس برای استخراج پاسخ‌های ضربه بر پایه تئوری الاستیسیته استفاده می‌شود. نتایج عددی با نتایج تجربی ارائه شده در مراجع دیگر مقایسه و صحت مدل عددی مورد تایید قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهند که در حالت ضربه خارج از مرکز و در حالت پیش‌بار دوبعدی کششی به دلیل کاهش آزادی حرکت کلی ورق، نیروی تماسی افزایش می‌یابد که نتیجه آن افزایش آسیب پدید آمده می‌باشد.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Shariyat M, Jafari R (2013) Nonlinear low-velocity impact response analysis of a radially preloaded two-directional-functionally graded circular plate: a refined contact stiffness approach. Composites Part B 35: 981-994.

[2] Shariyat M, Farzan F (2013) Nonlinear eccentric low-velocity impact analysis of a highly pre-stressed FGM rectangular plate, using a refined contact law. Archive of Applied Mechanics 83: 623-641.

[3] Ellis RL (1996) Ballistic impact resistance of graphite epoxy composites with shape memory alloys and extended chain polyethylene spectra™ hybrid composites. Thesis submitted to the Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in Mechanical Engineering.

[4] Birman V, Chandrashekhara K, Sain S (1996) An approach to optimization of shape memory alloy hybrid composite plates subjected to low-velocity impact. Composites Part B 27: 439–446.

[5] قاجار رحمت‌الله، ملک‌زاده کرامت، غلامی محسن )1390 ( تحلیل پاسخ دینامیکی پوسته‌های کامپوزیتی دو انحنایی تحت ضربه کم‌سرعت. یازدهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران.

[6] Abrate S (2005) Impact on composite structures. published by Cambridge University Press.

[7] Sburlati R (2002) The Effect of a slow impact on sandwich plates. Journal of Composite Materials 36: 1079-1092.

[8] Zheng YF, Deng LQ (2010) Nonlinear free vibration for viscoelastic moderately thick laminated composite plates with damage evolution. Mathematical Problems in Eng. Article ID 562539, 15 pages.

[9] Kim TW, Kim JH (2002) Nonlinear vibration of viscoelastic laminated composite plates. International Journal of  Solids and Structures 39: 2857–2870.

[10] Yi S, Pollock GD, Ahmad MF, Hilton HH (1992) Time-dependent analysis of anisotropic viscoelastic composite shell structures. Computing System in Engineering 3(1): 457-467.

[11] Ramesh TC, Ganesan N (1993) Orthotropic cylindrical shells with a viscoelastic core: a vibration and damping analysis. International Journal of Sound and Vibration 175(4): 535-555.

[12] Palazotto AN, Herup EJ, Gummadi LNB (2000) Finite element analysis of low-velocity impact on composite sandwich plates. Composite Structures 49: 209-227.

[13] Icardi U, Ferrero L (2009) Impact analysis of sandwich composites based on a refined plate element with strain energy updating. Composite Structures 89: 35–51.

[14] Herup E, Palazotto AN (1997) Elasticity solutions for hertzian loaded composite sandwich plates. Journal of Aerosp. Eng. 10(1): 27–37.

[15] Lee LJ, Huang KY, Fann YJ (1993) Dynamic responses of composite sandwich plate impacted by a rigid ball. Journal of Composite Materials 27: 1238-1256.

[16] Foo CC, Seah LK, Chai GB (2011) a Modified energy-balance model to predict low-velocity impact response for sandwich composites. Composite Structures 93: 1385–1393.

[17] Araujo AL, Mota Soares CM, Mota Soares CA (2010) Finite element model for hybrid active-passive damping analysis of anisotropic laminated sandwich structures. Journal of Sandwich Structures and Materials 12(4): 397-419.

[18] Meunier M, Shanoi RA (2001) Dynamic analysis of composite sandwich plates with damping modeled using high-order shear deformation theory. Composite Structures 54: 243-254.

[19] Kalili MR, Malekzadeh K (2007) Effect and physical and geometrical parameters on transverse low-velocity impact response of sandwich panels with a transversely flexible core. Journal of Composite Structures 77: 430-443. 

[20] Malekzadeh K, Kalili MR (2007) Response of composite sandwich panels with transversely flexible core to low-velocity transverse impact: a new dynamic model. International Journal of Impact Engineering 34: 522-543.

[21] Ambur DR, Cruz JR (1995) Low-speed impact response characteristics of composite sandwich panels. 36th Structures, Structural Dynamics and Materials Conference 95:1460-CP.

[22] Olsson R (1996) Improved theory for contact indentation of sandwich panels. AIAA J. 34(6): 1238-1244.

[23] Lee Lj, Huang Ky, Fann Yj (1993) Dynamic response of composite sandwich plate impact by rigid all. Journal of Composite Materials 27(13): 1238-1256.

[24] Carpino G, crivelli Visconti I, Di Ilio A (1984) Elastic behavior of composite structures under low velocity impact. Composites 15: 231-234.

[25] Anderson Todd A (2005) An Investigation of SDOF models for large mass impact on sandwich composites. Composites Part B: 42–135.

[26] Birman V, Bert CW (2004) Wrinkling of composite-facing sandwich panels under biaxial loading. Journal of Sandwich Structures 6: 217-237.

[27] Liang QQ, Uy B, Wright HD, Bradford MA (2004) Local buckling of steel plates in double skin composite panels under biaxial compression and shear. Journal of Structural Engineering 130: 443-451.

[28] Malekzadeh K, Khalili MR, Mittal RK (2000) Response of in-plane linearly prestressed composite sandwich panels with transversely flexible core to low-velocity Impact.  Journal of Sandwich Structures and Materials 8: 157-181.

[29] Frostig Y (1998) Buckling of sandwich plates with a flexible core: high-order theory. International Journal of Solids and Structures 35:  183–204.