حل تحلیلی و نتایج آزمایشگاهی خیز صفحه روی بستر الاستیک در اثر برخورد گلوله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران

چکیده

در کار حاضر، خیز عرضی یک صفحه که روی بستر مواد دانه‌ای قرار دارد تحت تاثیر نیروی ناشی از برخورد گلوله محاسبه و اندازه‌گیری شده است. نیروی ضربه یک نیروی کوتاه مدت و شدت بالا است که برای تحلیل‌های مهندسی بصورت نیروی سینوسی تابع زمان در نظر گرفته می‌شود و در اینجا با رابطه‌ای نسبت به زمان و موقعیت بیان می‌شود که محل برخورد را نیز داشته باشد. معادلات حرکت صفحه با روش انرژی همیلتون استخراج می‌گردند و تنش‌ها و کرنش‌ها براساس نظریه برشی مرتبه یک در معادلات، مورد استفاده قرار می-گیرد و پاسخ حرکت عرضی صفحه استخراج می‌گردد. علاوه بر روش تحلیلی، دستگاه آزمایشگاهی برای ثبت داده‌ها ساخته شده و آزمایش‌های برخورد و اندازه‌گیری خیز انجام می‌شود. پارامترهای قابل تغییر در این دستگاه آزمایشگاهی جنس صفحه، ضخامت، اندازه گلوله، سرعت برخورد گلوله، ضخامت خاک و محل برخورد گلوله به صفحه می‌باشند. نتایج داده برداری آزمایشگاهی جهت اعتبار سنجی روش تحلیلی استفاده می‌شوند. مقایسه‌ بین نتایج آزمایشگاهی و مدل نظری نشان می‌دهد که با روش تحلیلی، می‌توان خیز صفحه را در اثر نیروی برخورد با دقت قابل قبول تعیین کرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Liew KM, Xiang Y, Kitipornchai S. Research on thick plate vibration: a literature survey. Journal of Sound and Vibration. Feb 9;180(1):163-76, 1995.
[2] Leissa AW. Vibration of plates. Ohio State Univ Columbus; 1969.
[3]. Phamová L, Vampola T. Vibration modes of a single plate with general boundary conditions. Applied and Computational Mechanics. 30;10(1), 2016 Jun.
[4] Nikkhoo A, Hassanabadi ME, Azam SE, Amiri JV. Vibration of a thin rectangular plate subjected to series of moving inertial loads. Mechanics Research Communications. 55:105-13, 2014.
[5] Amirpour M, Das R, Flores ES. Analytical solutions for elastic deformation of functionally graded thick plates with in-plane stiffness variation using higher order shear deformation theory. Composites Part B: Engineering. 94:109-21, 2016.
[6] Lewis BE, Smith E, Korman MS. Vibration experiments using a clamped circular elastic plate with edible granular material loading. The Journal of the Acoustical Society of America. 2016; 139(4):2094.
[7]. Hernández V, Estrada J, Moreno E, Rodríguez S, Mansur A. Numerical Solution of a Wave Propagation Problem Along Plate Structures Based on the Isogeometric Approach. Journal of Computational Acoustics. 1750030, 2017.
[8] Shafiee AA, Daneshmand F, Askari E, Mahzoon M. Dynamic behavior of a functionally graded plate resting on Winkler elastic foundation and in contact with fluid. Struct. Eng. Mech. 50(1):53-71, 2014.
[9] Duc, N.D. and Cong, P.H., Nonlinear dynamic response of imperfect symmetric thin sigmoid-functionally graded material plate with metal-ceramic-metal layers on elastic foundation.  Journal of Vibration and Control,  21(4), pp.637-646, 2015.
[10] S.A.Sheikholeslami,A.R Saidi.vibration analysis of functionally graded rectangular plate resting on elastic foundation using higher-order shear and normal deformable plate theory. composite structures . 1;106:350-61, 2013 Dec.
[11] Ansari MM, Chakrabarti A. Behaviour of GFRP composite plate under ballistic impact: experimental and FE analyses. Struct. Eng. and Mech. 10;60(5):829-49, 2016 Dec.
[12] Batra RC, Jaber NA, Malsbury ME. Effect of the notch shape and the presence of a circular void in front of a circular notch on the failure mode transition speed in an impact loaded plate. In ICF100354-OR, Honolulu (USA) 2001.
[13] Kruis J, Tsompanakis Y, Topping BH, Press CC. The Spectral-Dynamic Stiffness Method: A Novel Approach for Exact Free Vibration Analysis of Plate-Like Structures. Proceedings of the Fifteenth International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing, 2015
[15] Smetankina NV, Shupikov AN, Sotrikhin SY, Yareschenko VG. Dynamic response of an elliptic plate to impact loading: theory and experiment. International journal of impact engineering. 1;34(2):264-76, 2007 Feb.
[16] Li R, Zhong Y, Li M. Analytic bending solutions of free rectangular thin plates resting on elastic foundations by a new symplectic superposition method. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 8;469(2153):20120681, 2013 May.
[17] Akhondizadeh M, Khalili V. Effect of material wet on silo obstruction solution by impact. International Journal of Engineering-Transactions B: Applications. 2016 Sep 30;29(11):1628-35.
[18] Akhondizadeh M, Khosravi M, Khalili V. Experimental Determination of the Optimum Ball Impacts for Solution of Silo Obstruction. International journal of Engineering, 30(8):1215-22, 2017.
[19] O’Neill JC, Stress distribution in silos and hoppers, Ph.D. Thesis, Teesside University, 2013.
[20]. Goldsmith w., The theory and physical behavior of colliding solids, Arnold, London, 1960.
 [21] Di Maio, Di Renzo, Analytical solution for the problem of frictional-elastic collisions of spherical particles using the linear model, Chemical engineering Science 59(16):3461-75
[22] Bolton MD, Wilson JM. Soil stiffness and damping. Cambridge Univ., Engineering Department; 1990 Jun 7.