مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل ضربه سرعت پایین تیر هدفمند شده سرامیک– فلزی تحت شرایط مرزی ساده و گیردار

نویسندگان
1 استادیار مهندسی مکانیک
2 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه ملایر
3 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه
چکیده
در این تحقیق بررسی تحلیلی و عددی تیر هدفمند شده‌ی سرامیک- فلزی تحت ضربه‌ سرعت پایین با به‌کار‌بردن تئوری تغییر شکل برشی مرتبه اول تیر انجام شده است. ضربه زننده به صورت صلب و کروی درنظر گرفته شده است. با استفاده از ترکیب روش انرژی، ریتز و لاگرانژ، ماتریس‌های جرم و سفتی سیتم ارائه شده‌اند. همچنین شبیه سازی ضربه سرعت پایین بر روی تیرهای هدفمند شده‌ی سرامیک- فلزی در نرم افزار آباکوس انجام شده که به منظور هدفمند کردن تیر در نرم افزار آباکوس، تیر به 30 لایه در جهت ضخامت تقسیم‌بندی شده است. حداکثر نیروی تماسی بین ضربه زننده و تیر در مدل تحلیلی و شبیه سازی در نرم افزار آباکوس به ترتیب برابر 1062 و 1039 نیوتن با اختلاف 2.21 درصد و حداکثر جابجایی ضربه زننده در مدل تحلیلی ارائه شده و شبیه سازی در نرم افزار آباکوس به ترتیب برابر 0.0104 و 0.0108 میلی متر با اختلاف حدود 3.85 درصد بوده است. در انتها تاثیر نوع تابع هدفمند شامل ترکیبی از توابع نمایی و چندجمله‌ای، سرعت ضربه زننده شامل 1، 2 و 3 متر بر ثانیه، شعاع ضربه زننده شامل 8، 12.7 و 16 میلی‌متر و دو نوع شرط مرزی گیردار و ساده بر روی تاریخچه نیروی تماسی و لهیدگی تیر بررسی شده است. مشاهده شده است که حداکثر و حداقل نیروی تماسی متعلق به تابع هدفمند چندجمله ای مرتبه اول و سوم و حداکثر و حداقل لهیدگی مربوط به تابع هدفمند چندجمله ای مرتبه سوم و اول بوده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Low velocity impact analysis of functionally graded ceramic-metal beam in simply and clamped supported boundary conditions

نویسندگان English

Farshad Akbaripanah 1
Reza sadvandi 2
Mehdi Ranjbar 3
1 دانشگاه ملایر
2 دانشگاه ملایر
3 دانشگاه رازی
چکیده English

In this research, analytical and numerical investigation of the ceramic- metal FGM beam under low velocity impact is carried out by first order shear deformation beam theory. The mass and stiffness matrixes are proposed by combination of Energy method, Ritz and Lagrange method. Also, simulating of low velocity impact on the ceramic- metal FGM beam is carried out by ABAQUS software that the beam is divided about 30 layers in thickness direction in ABAQUS software to create a functionally graded beam. Maximum contact force between impactor and beam in analytical model and ABAQUS software are 1062 and 1039 N with 2.21 percent difference and maximum impactor displacement in analytical model and ABAQUS software are 0.0104 and 0.0108 mm with 3.85 percent difference. Finally, the effect of FGM function types include the combination of exponential and polynomial functions, impactor velocity 1, 2 and 3 m/s, impactor radius 8, 12.7 and 16 mm and simply and clamped supported boundary condition are investigated on the contact force and indentation histories. The maximum and minimum contact forces are belonging to first and third order polynomial function and maximum and minimum indentations are belonging to third and first order polynomial function.

کلیدواژه‌ها English

low velocity impact
Functionally graded beam
First order shear deformation beam theory
Hertz contact law
Ritz method