بررسی تجربی و عددی اثر بارگذاری انفجاری بر سازه‌های ساندویچی با هسته‌های مشبک فلزی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

3 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

4 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

5 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران.

10.22044/jsfm.2025.16062.3960

چکیده

سازه‌های ساندویچی با هسته‌های مشبک فلزی به دلیل وزن کم و استحکام بالا، کاربرد گسترده‌ای در صنایع هوافضا، خودروسازی و سازه‌های مقاوم در برابر بارهای دینامیکی دارند. در این پژوهش، اثر بارگذاری انفجاری بر روی سازه‌های ساندویچی با هسته‌های مشبک ذوزنقه و مثلثی به‌صورت تجربی و عددی بررسی شده است. آزمایش‌های تجربی با استفاده از روش انفجار آزاد انجام شده و پاسخ مکانیکی این سازه‌ها شامل تغییر شکل، جذب انرژی مورد تحلیل قرار گرفته است. به‌منظور شبیه‌سازی عددی، از نرم‌افزار آباکوس و روش کانوپ برای مدل‌سازی اثر انفجار استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که نوع هندسه هسته مشبک تأثیر بسزایی بر رفتار مکانیکی سازه ساندویچی دارد. هسته‌های مشبک ذوزنقه و مثلثی در مواجهه با بار انفجاری رفتار تقریبا مشابهی از نظر جذب انرژی و میزان خیز رویه پشتی نشان می‌دهند. مقایسه داده‌های تجربی و عددی نشان‌دهنده دقت بالای مدل‌سازی عددی در پیش‌بینی رفتار سازه است. یافته‌های این تحقیق می‌تواند در طراحی بهینه سازه‌های مقاوم در برابر بارهای انفجاری مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Teeling-Smith R, Nurick G. The deformation and tearing of thin circular plates subjected to impulsive loads. Int. J. Impact Engineering. 1991;11(1):77-91.
[2] Nurick G, Gelman M, Marshall N. Tearing of blast loaded plates with clamped boundary conditions. Int. J. impact engineering.1996;18(7-8):803-27.
[3] Yuen SCK, Nurick G. The significance of the thickness of a plate when subjected to localised blast loads. Blast Impact Load Struct. 2000:471-99.
[4] Balden VH, Nurick GN. Numerical simulation of the post-failure motion of steel plates subjected to blast loading. Int J Impact Eng 2005;32:14–34.
[5] Jacob N, Nurick GN, Langdon GS. The effect of stand-off distance on the failure of fully clamped circular mild steel plates subjected to blast loads. Engineering Structures. 2007 Oct 31;29(10):2723-36.
[6] Ahmad MS. Study of dynamic behaviour of multi-layered structures subjected to blast loading (Doctoral dissertation, University of Cape Town).
[7] Spranghers K, Vasilakos I, Lecompte D, Sol H, Vantomme J. Numerical simulation and experimental validation of the dynamic response of aluminum plates under free air explosions. Int. J. Impact Engineering. 2013 Apr 1;54:83-95.
[8] Aune V, Valsamos G, Casadei F, Larcher M, Langseth M, Børvik T. Numerical study on the structural response of blast-loaded thin aluminium and steel plates. Int. J. Impact Engineering. 2017 Jan 1;99:131-44.
[9] Remennikov A, Ngo T, Mohotti D, Uy B, Netherton M. Experimental investigation and simplified modeling of response of steel plates subjected to close-in blast loading from spherical liquid explosive charges. Int. J. Impact Engineering. 2017 Mar 1;101:78-89.
[10] Zheng C, Kong XS, Wu WG, Xu SX, Guan ZW. Experimental and numerical studies on the dynamic response of steel plates subjected to confined blast loading. Int. J. Impact Engineering. 2018 Mar 31;113:144-60.
[11] Sabzevari S, Shahabian F. Optimum Selection of Corrugated Sandwich Panels Shape and Materials Subjected to Blast Loading. Persian, J. Structural and Construction Engineering. 2018;5(2):39-52.
[12] Khondabi R, Khodarahmi H, Hosseini R, Zia Shamami M. Experimental and numerical study of core and face-sheet thickness effects in sandwich panels with foam core and aluminum face-sheets subjected to blast loading. J. of Solid and Fluid Mechanics. 2018; 8 106.
[13] Ziya-Shamami M, Babaei H, Mostofi TM, Khodarahmi H. Plastic deformation of similar and dissimilar multi-layered metallic plates with the same areal density subjected to repeated impulsive loading. Aerospace Mechanics. 18 (1), 137-159.
[14] Nasiri S, Sadegh-Yazdi M, Mirzababaie Mostofi T, Mousavi SM, Ziya SM. Optimization of effective parameters in free iron sheet forming process by underwater explosion method. Aerospace Mechanics.  2022.
 
[15] Mohammadi Hooyeh H, Naddaf Oskouei A, Mirzababaie Mostofi T, Vahedi K. Experimental and Numerical Investigation of Trapezoidal Corrugated Core Sandwich Panels Under Oblique Blast Loading. Aerospace Mechanics. 2023;19(2):11-23.
[16] Kouzehgaran M, Khodarahmi H, Sadegh Yazdi M, Ziya-Shamami M, Mirzababaie Mostofi T. Female Die Forming of Metallic Plates using Repeated Underwater Explosions. Aerospace Mechanics. 2024;20(3):1-16.
[17] Khodarahmi H, Kaffash Mirzarahimi M, Zia Shamami M, Hosseini R. Experimental and numerical evaluation of energy absorption capacity of sandwich panel with polyurethane foam core reinforced with mineral pumice under explosive loading.  J. of Solid and Fluid Mechanics. 2022;12(4):27-40
[18] Sayah Badkhor M, Mirzababaie Mostofi T, Babaei H. Investigation of the influence of standoff distance of explosive charge on the response of circular metallic plates. J. Solid and Fluid Mechanics. 2021;11(2):175-91.
[19] Ghamarizadeh M, Khodarahmi H, Mirzababaie Mostofi T. Dynamic response of sandwich circular blast shield with tubular cores under free blast load. J. Solid and Fluid Mechanics. 2021;11(4):71-83.
[20] Ghamarizadeh M, Khodarahmi H, Mirzababaie MT. Presenting an analytical model based on the energy method to study the plastic deformation of circular plates under uniformly repeated blast loading. J. Solid and Fluid Mechanics. 2022.
[21] Yousefi A, Kia F, Mahdavi SA. Simulation and Optimizations of Truck’s Cabin Structure Exposed to Explosion. J. Solid and Fluid Mechanics. 2022;12(5):109-22.
[22] Kaffash Mirzarahimi M, Khodarahmi H, Ghamarizadeh M, Zia Shamami M, Hosseini R. Experimental investigation of the mechanical behavior of the core composed of polyurethane foam and scoria mineral pumice for use in explosive energy absorbent sandwich panels. J. Solid and Fluid Mechanics. 2024;14(3):95-106.
[23] Solooki M. Numerical modeling of sandwich panel with different layers and core gradient under explosive impact. J. Solid and Fluid Mechanics. 2024;11(2):116-101.
[24] Draganić H, Sigmund V. Blast loading on structures. Tehnički vjesnik. 2012;19(3):643-52