ارائه یک مدل تحلیلی مبتنی بر روش انرژی برای بررسی تغییرشکل پلاستیک ورق‌های دایره‌ای تحت بار انفجار مکرر با توزیع یکنواخت

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه افسری و تربیت پاسداری امام حسین(ع)، تهران، ایران

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

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ایوان‌کی، ایوان‌کی ، ایران

چکیده

ورق‌های مدور سازه‌های ساده‌ای هستند که تحت اثر انرژی انفجار دچار تغییرشکل می‌شوند. تغییرشکل پلاستیک ورق مهم‌ترین عامل جذب انرژی در ورق‌های مدور می‌باشد. در این سازه‌ها که دارای هندسه و بارگذاری متقارن هستند، بیشترین مقدار تغییر شکل در مرکز ورق اتفاق می‌افتد. سازه‌هایی مانند ورق‌ها در کاربردهای نظامی و حتی در کاربردهای غیرنظامی ممکن است به طور مکرر در معرض بارگذاری انفجار قرار بگیرند. در این مقاله به یک روش تحلیلی نوین و مبتنی بر تعادل کار پلاستیک جذب شده و انرژی جنبشی اولیه، رفتار ورق تحت بارهای انفجار آزاد و متوالی مورد بررسی قرار گرفته است و با روش تجربی مقایسه می‌شود. در این روش به طور نظری امکان بررسی پاسخ سازه تحت هر تعداد بارگذاری انفجار آزاد وجود دارد. در این مقاله هر ورق طی دو مرحله متوالی تحت بارگذاری انفجار آزاد قرار گرفته است و پاسخ سازه به دست آمده است. بارگذاری‌ها در هر مرحله از انفجار، مشابه هم و با جرم خرج و فاصله انفجار مشابه انجام‌شده است. نتایج حاصل از حل تحلیلی با نتایج تجربی مقایسه شده است که انطباق خوبی بین نتایج مشاهده می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Nasiri S, Sadegh-Yazdi M, Mousavi SM, Ziya-Shamami M, Mostofi TM. Repeated underwater explosive forming: Experimental investigation and numerical modeling based on coupled Eulerian–Lagrangian approach. Thin-Walled Struct 172:108860.
[2] Ziya-Shamami M, Babaei H, Mostofi TM, Khodarahmi H (2020) Structural response of monolithic and multi-layered circular metallic plates under repeated uniformly distributed impulsive loading: An experimental study. Thin-Walled Struct 157: 107024.
[3] Ziya-Shamami M, Babaei H, Mirzababaie Mostofi T, Khodarahmi H. Experimental investigation of large plastic deformation of single-and multi-layered circular aluminum plates under repeated uniform impulsive loading. Journal of Solid and Fluid Mechanics. 2021 Mar 21;11(1):123-37.
[4] Rezasefat M, Mostofi TM, Ozbakkaloglu T (2019) Repeated localized impulsive loading on monolithic and multi-layered metallic plates. Thin Wall Struc 144: 106332.
[5] Mirzababaie Mostofi T, Babaei H (2019) Plastic deformation of polymeric-coated aluminum plates subjected to gas mixture detonation loading: Part II: Analytical and empirical modelling. J Solid Fluid Mech. 9(2):15-29.
[6] 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.
[7] Mostofi TM, Babaei H, Alitavoli M (2016) Theoretical analysis on the effect of uniform and localized impulsive loading on the dynamic plastic behavior of fully clamped thin quadrangular plates. Thin-Walled Struct 109: 367–376.
[8] Mostofi TM, Golbaf A, Mahmoudi A, Alitavoli M, Babaei H (2018) Closed-form analytical analysis on the effect of coupled membrane and bending strains on the dynamic plastic behaviour of fully clamped thin quadrangular plates due to uniform and localized impulsive loading. Thin-Walled Struct 123: 48–56.
[9] Mostofi TM, Babaei H, Alitavoli M. The influence of gas mixture detonation loads on large plastic deformation of thin quadrangular plates: Experimental investigation and empirical modelling. Thin Walled Struct 2017;118:1-11.
[10] Mirzababaie Mostofi T, Babaei H, Alitavoli M (2017) Experimental and theoretical study on large ductile transverse deformations of rectangular plates subjected to shock load due to gas mixture detonation. Strain 53(4): e12235.
[11] Yao S, Zhang D, Lu F (2015) Dimensionless numbers for dynamic response analysis of clamped square plates subjected to blast loading. Arch Appl Mech 85(6): 735-744.
[12] Babaei H, Mirzababaie Mostofi T, Armoudli E (2017) On dimensionless numbers for the dynamic plastic response of quadrangular mild steel plates subjected to localized and uniform impulsive loading. Proc Inst Mech Eng-Part E J Process MechEng 231(5): 939-950.
[13] Babaei H, Mirzababaie Mostofi T (2020) New dimensionless numbers for deformation of circular mild steel plates with large strains as a result of localized and uniform impulsive loading. Proc Inst Mech Eng-Part L J Mater Des Appl 234(2): 231-245.
[14] 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. Proc Inst Mech Eng-Part L J Mater Des Appl 233(7): 1449-1471.
[15] Zhu  L,  Guo  K,  Li  Y,  Yu  TX,  Zhou  Q  (2018) Experimental  study  on  the  dynamic  behaviour  of  aluminium  foam sandwich plates under single and repeated  impacts  at  low  temperature.  Int  J  Impact Eng 114:123-32.
[16] Zhu L, Shi S, Jones N (2018) Dynamic response of  stiffened  plates  under  repeated  impacts.  Int  J Impact Eng 117:113-22.
[17] Truong  DD,  Jung  HJ,  Shin  HK,  Cho  SR  (2018) Response of low-temperature steel beams subjected to  single  and  repeated  lateral  impacts.  Int  J  Nav Arch Ocean Eng 10(6):670-82.
[18] Zhou Y, Ji C, Long Y, Yu Y, Li Y, Wang T
(2018) Experimental studies on the deformation
and damage of steel cylindrical shells subjected to
double-explosion loadings. Thin-Walled Struct
127:469-82.
[19] Henchie  TF,  Yuen  SC,  Nurick  GN,  Ranwaha  N, Balden  VH (2014) The response of circular plates to  repeated  uniform  blast  loads:  An  experimental and numerical study. Int J Impact Eng 74:36-45.
[20] Teeling-Smith RG, Nurick GN (1991) The deformation and tearing of thin circular plates subjected to impulsive loads. Int J Impact Eng 11(1):77-91.
[21] Babaei H, Mostofi TM, Sadraei SH (2015) Effect of gas detonation on response of circular plate-experimental and theoretical. Struct Eng Mech 56(4): 535-548.
[22] Jones N (2010) Inelastic response of structures due to large impact and blast loadings. J Strain Anal Eng Des 45(6): 451-464.
[23] Jones N (2014) Dynamic inelastic response of strain rate sensitive ductile plates due to large impact, dynamic pressure and explosive loadings. Int J Impact Eng 74: 3-15.
[24] Mostofi TM, Badkhor MS, Ghasemi E (2019) Experimental investigation and optimal analysis of the high-velocity forming process of bilayer plates, J Solid Fluid Mech 9(3): 65-80.
[25] Mostofi TM, Sayah-Badkhor M, Rezasefat M, Ozbakkaloglu T, Babaei H (2020) Gas mixture detonation load on polyurea-coated aluminum plates. Thin-Walled Struct 155: 106851.