بررسی تجربی جذب انرژی در ساختارهای ساندویچی با هسته ساخته شده از ذرات لاستیک ضایعاتی تحت بارگذاری ضربه ای

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

2 استادیار، دانشکده‌ علوم پایه، گروه شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ورامین- پیشوا، ورامین، ایران

3 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

4 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده

در این پژوهش، مکانیزم تغییر شکل پلاستیک و شکست ساختارهای ساندویچی با رویه های آلومینیومی و هسته ذرات لاستیک ضایعاتی تحت بارگذاری ضربه‌ای سرعت پایین مورد بررسی قرار گرفته است. از سیستم سامانه سقوط وزنه برای اعمال بار ضربه ای به نمونه در 7 سطح انرژی مختلف 3/34، 6/68، 9/102، 2/137، 6/154، 5/171، 8/205 ژول استفاده شد. برای دستیابی به سطوح انرژی مذکور، جرم ضربه زننده ثابت و برابر با 5/3 کیلوگرم در نظر گرفته شد و ارتفاع ضربه زننده از نمونه از 1 تا 5/6 متر تغییر کرد. 10 نمونه آزمایشی در دو نوع لایه‌بندی، با و بدون هسته ذرات لاستیکی در نظر گرفته شد. در این سری از آزمایش‌ها، 1 میلی‌متر ضخامت ثابت رویه آلومینیومی و 16 و 32 میلی‌متر برای هسته ذرات لاستیک ضایعاتی در نظر گرفته شد. نتایج تجربی ساختار ساندویچی با هسته 16 میلی‌متری، ناحیه کوچک‌تر تغییر شکل دائمی در حدود 37 و 18 درصد را به ترتیب برای ارتفاع سقوط 2 و 3 متر به علت فضای متخلخل کم‌تر میان دو رویه آلومینیومی نشان داد. همچنین، در قیاس با ساختار ساندویچی بدون هسته، استفاده از هسته ذرات لاستیک ضایعاتی با جرم کم در سطوح انرژی کم موجب افزایش 19 درصدی قطر سوراخ ورق جلویی شد.

کلیدواژه‌ها


[1] Deng Y, Zhang Y, Xiao X, Hu A, Wu H, Xiong J (2020) Experimental and numerical study on the ballistic impact behavior of 6061-T651 aluminum alloy thick plates against blunt-nosed projectiles. Int. J. Impact Eng., 144:103659.
[2] Rahimijonoush A, Bayat M (2020) Experimental and numerical studies on the ballistic impact response of titanium sandwich panels with different facesheets thickness ratios. Thin-Walled Struct., 157:107079.
[3] 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.
[4] 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.
[5] Safri S, Sultan M, Yidris N, Mustapha F (2014) Low velocity and high velocity impact test on composite materials–a review. Int J Eng Sci, 3(9):50-60.
[6] Goldsmith W, Sackman JL (1992) An experimental study of energy absorption in impact on sandwich plates. Int. J. Impact Eng., 12(2):241-262.
[7] Olsson R, McManus HL (1996) Improved theory for contact indentation of sandwich panels. AIAA J., 34(6):1238-1244.
[8] Mines R, Worrall C, Gibson A (1998) Low velocity perforation behaviour of polymer composite sandwich panels. Int. J. Impact Eng, 21(10):855-879.
[9] Alghamdi A (2001) Collapsible impact energy absorbers: an overview. Thin-Walled Struct., 39(2):189-213.
[10] Kádár C, Maire E, Borbély A, Peix G, Lendvai J, Rajkovits Z (2004) X-ray tomography and finite element simulation of the indentation behavior of metal foams. Mater. Sci. Eng., A, 387:321-325.
[11] Cao J, Grenestedt JL(2004) Design and testing of joints for composite sandwich/steel hybrid ship hulls. Composites Part A, 35(9):1091-1105 .
[12] Tan PJ, Reid SR, Harrigan JJ, Zou Z, Li S (2005) Dynamic compressive strength properties of aluminium foams. Part II—‘shock’theory and comparison with experimental data and numerical models. J. Mech. Phys. Solids, 53(10):2206-2230.
[13] Nia AA, Razavi S, Majzoobi G (2008) Ballistic limit determination of aluminum honeycombs—experimental study. Mater. Sci. Eng., A, 488(1-2):273-280.
[14] Bhuiyan MA, Hosur M, Jeelani S (2009) Low-velocity impact response of sandwich composites with nanophased foam core and biaxial (±45) braided face sheets. Composites Part B, 40(6):561-571.
[15] Li M, Deng Z, Liu R, Guo H (2011) Crashworthiness design optimisation of metal honeycomb energy absorber used in lunar lander. Int. J. Crashworthiness, 16(4):411-419.
[16] Ahmadi H, Liaghat G, Sabouri H, Bidkhouri E (2013) Investigation on the high velocity impact properties of glass-reinforced fiber metal laminates. J. Compos. Mater, 47(13):1605-1615.
[17] Hassanpour Roudbeneh F, Liaghat G, Sabouri H, Hadavinia H (2019) Experimental investigation of impact loading on honeycomb sandwich panels filled with foam. Int. J. Crashworthiness, 24(2):199-210.
[18] Mousavizadeh SA, Hosseini M, Hatami H, Kamalvand M (2020) Studies on the effect of reinforcers types on flat and curved steel sheets’ performance under drop impact. AEROSPACE MECHANICS JOURNAL, 16(4):39-59.
[19] Bashiri A, Hosseini M, Hatami H (2019) Experimental and Numerical Analysis of Single and Double layered Aluminum Sheet 3105 With Mechanical Joints under Drop Weight Impact. Journal Of Applied and Computational Sciences in Mechanics, 30(2):109-123.
[20] Hatami H, Dalvand A, Chegeni AS (2020) Experimental investigation of impact loading effects on rectangular flat panels of fiber self-compacting cementations composite with expanded steel sheet. J. Braz. Soc. Mech. Sci. Eng., 42(6):1-23.
[21] دالوند ا, حاتمی ح, صیدی چگنی آ (1400) بررسی آزمایشگاهی تاثیر بارگذاری دینامیکی بر پنل های مسلح مستطیلی ساخته شده با کامپوزیت سیمانی خود تراکم الیافی و ورق های مشبک. مهندسی سازه و ساخت، دوره 1، شماره 8، صفحه 131-151.
[22] Damghani Noori M, Hatami H, Ghodsbin Jahromi A (2015) Experimental Investigation of Expanded Metal Tube Absorbers under Axial Impact Loading. Modares Mechanical Engineering, 15(1):371-378.
[23] Hatami H, Fathollahi AB (2018) Theoretical and Numerical Study and Comparison of the Inertia Effects on the Collapse Behavior of Expanded metal tube Absorber with Single and Double Cell under Impact Loading. Amirkabir Journal of Mechanical Engineering, 50(5):999-1014.
[24] Ma’at N, Nor MKM, Ho CS, Latif NA, Kamarudin K-A, Jamian S, Ibrahim MN, Awang MK (2019) Effects of Temperatures and Strain Rate on the Mechanical Behaviour of Commercial Aluminium Alloy AA6061. Journal of Advanced Research in Fluid Mechanics and Thermal Sciences, 54(1):21-26.
[25] موسوی زاده ا، حسینی م، حاتمی ح (1400) بررسی تجربی و عددی عملکرد ورق های فولادی ساده و تقویت شده با لچکی تحت ضربه سقوط آزاد، مهندسی مکانیک ایران، دوره 23، شماره 1، صفحه 64-84.
 
[26] Hatami H, Hosseini M (2019) Elastic-plastic analysis of bending moment–axial force interaction in metallic beam of T-Section. Journal of Applied and Computational Mechanics, 5(1):162-173.