مدل‌سازی فوم‌های آلومینیومی جهت جذب ضربه در ساختارهای چند ‌لایه

نوع مقاله : مقاله کوتاه

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد،گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 دانشیار، گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، شش پیکربندی محافظتی چند‌لایه در نرم‌افزار ABAQUS مدل‌سازی شده است. سه تا از پیکربندی‌ها شامل یک صفحه برخورد فولادی و یک صفحه سرامیکی است و در سایر مدل‌ها در میان این دو صفحه، یک لایه فوم آلومینیومی تولید شده توسط جهاد دانشگاهی مشهد با ضخامت‌های مختلف، لحاظ شده است. برخورد پرتابه‌ای با سرعت مشخص به این پیکربندی‌ها مطالعه شده تا تأثیر حضور فوم آلومینیومی در برخوردهای با سرعت بالا و جذب انرژی مورد بررسی قرار گیرد. از مدل آسیب جانسون-کوک برای مدل‌سازی رفتار پلاستیک در فولاد (صفحه برخورد و پرتابه) استفاده شده و برای مدل‌سازی رفتار فوم آلومینیومی از مدل فوم ضربه‌پذیر له ‌شونده در نرم‌افزار آباکوس استفاده شده است. در پایان مشاهده شد که پیکربندی دارای فوم آلومینیومی با افزایش جرم 4/28 درصدی، در جذب تنش‌های اعمالی به صفحه سرامیکی نقش بسزایی داشته و علاوه بر میرا نمودن تنش‌های اعمالی، بیشینه این تنش‌ها را در مقایسه با ساختار بدون فوم، تا بیش از 50 برابر کاهش داده است.

کلیدواژه‌ها


[1]  Ashby M.F., Evans, A.G., Fleck N.A., Gibson L.J., Hutchinson, J.W., Wadley, H.N.G. Metal foams: a design guide. Butterworth–Heinemann, Massachusetts, Boston, 2000.
[2]  Vanichayangkuranont T., Maneeratana K., Chollacoop N., Numerical Simulations of Level 3A Ballistic Impact on Ceramic/Steel Armor. The 20th Conference of Mechanical Engineering Network of Thailand, Nakhon Ratchasima, Thailand, 2006.
[3]  Pechoucek P., Rolc, S., Buchar J. Fragment Simulating Projectile Penetration into Layered Targets. Engineering Mechanics, Vol. 18, No. 5/6, pp. 353–361, 2011.
[4]  Flis L., Numerical Simulation of Ballistic Impact on 10GHMBA Steel Armor, Scientific Journal of Polish Naval Academy, pp. 23-32, 2010.
[5]  Gama B.A., Bogetti T.A., Fink B.K., Yu C.J., Claar T.D., Eifert H.H., Gallespie Jr. J.W. Aluminum Foam Integral Armor: A New Dimension in Armor Design. Composite Structures 52, Vol. 52, pp. 381-395, 2001.
[6]  Moo Ryu K., Young An, J., Cho W. S., Yoo Y. C., Kim H. S. Mechanical Modeling of Al-Mg Alloy Open-Cell Foams, Materials Transactions, Vol. 46, No. 3, pp. 622- 625, 2005.
[7]  Tita V., Caliri Junior M. F., Numerical Simulation of Anisotropic Polymeric Foams,Latin American Journal of Solids and Structures, 9, pp. 259 – 279, 2012.
[8]  Abravi M.S., Malekjafarian M., Golestanipour M., Amini Mashhadi H., Sadrnezhaad S.K. Investigation of SiC and CaCO3 on Compressive Properties of Aluminum Foam. 7th International Conference on Porous Metals and Metallic Foams, pp. 189-194, 2011.
[9]  Yu C.J., Eifert H.H., Hall I.W., Franz R., Leighton K. Feasibility Study on Deformation Energy Absorption of Metal Foams at High Strain Rates, Fraunhofer Resource Center, Newark, Delaware, USA, 1998.
[10]              حصاری رضا، مطالعه روش‌های ساخت و مدلسازی اجزاء محدود فوم‌های فلزی. پایان نامه دوره کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، 1393.
[11]             Yan W., Durif E., Yamada Y., Wen C. Crushing Simulation of Foam-Filled Aluminum Tubes. Materials Transactions, Vol. 48, No. 7, pp. 1901 to 1906, 2007.
[12]             SIMULIA, Abaqus Analysis User's Manual. Providence RI: Dassault Systemes, 2012.
Panigrahi, S.K., Das, K., Ballistic impact analyses of triangular corrugated plates filled with foam core, Advances in Computational Design,Vol. 1, No. 2, pp. 139-154, 2016.