مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل عددی مودهای شکست صفحه کامپوزیتی تحت تاثیر ضربه تگرگ

نویسندگان
1 دانشکده مکانیک، دانشگاه فردوسی مشهد
2 عضوهیات علمی گروه مهندسی مکانیک دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد
3 استاد دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
در این مقاله به تحلیل عددی مودهای شکست تحت بارگذاری ضربه تگرگ پرداخته شده است. تگرگ بدلیل ماهیت جامد و حجم بالای آب در آن، در مقایسه با باران و برف، یک خطر جدی برای هواپیما است. در پژوهش حاضر ابتدا به صحت سنجی مدلسازی عددی سازه کامپوزیت با نرم افزار المان محدود ال اس داینا تحت ضربه پرتابه صُلب فولادی پرداخته شده و سپس بارگذاری ضربه تگرگ مورد بررسی قرار گرفته است. تغییر در چیدمان صفحه کامپوزیت، تغییر سرعت و شکل پرتابه از پارامترهای مورد بررسی هستند. مقایسه نتایج بین پرتابه صلب و تگرگ با جرم و سرعت یکسان نشان داد فقط مود کششی ماتریس در برخورد پرتابه تگرگ رخ می دهد، درحالیکه در برخورد پرتابه صلب همه مودهای شکست مشاهده می شود. از طرفی با افزایش زاویه چیدمان، آستانه سرعت آسیب در بارگذاری ضربه تگرگ افزایش می یابد. بیشترین و کمترین آسیب در چیدمان ±15° و ±45° مشاهده شد. همچنین با افزایش سرعت پرتابه تگرگ تعداد بیشتری از لایه ها دچار آسیب می شوند. ضربه تگرگ استوانه ای در مقایسه با تگرگ کُروی سبب آسیب بیشتری در سازه کامپوزیت می شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

A Numerical study of failure modes of a composite plate subjected to hail ice impact

نویسندگان English

Shokoofeh Dolati 1
Jalil Rezaeepazhand 2
mahmoud shariati 3
1 Department of Mechanical Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
3 Professor at Ferdowsi University of Mashhad
چکیده English

Numerical investigation of failure modes of composite plates subjected to the hail ice impact presented in this paper. Compare to rain and snow, hail is known as a serious threat to the aircraft exterior structure and engine due to its high density. First, numerical simulation of composite plate subjected to a rigid projectile impact is conducted using commercial finite element software, LS-DYNA and validated with previous investigations. After validation, a numerical study is performed for a composite plate subjected to the hail impact and the effect of stacking sequences of composite plate, velocity and shape of projectile are investigated. Results show, for identical mass and velocity, only the matrix extensional mode occurs in hail impact while for the rigid impact all failure modes are observed. Also, increased fiber angle produced higher damage threshold velocity in ice impact. Highest and lowest damage showed for ±15° and ±45° orientations. Moreover, it has been observed that more layers damaged with larger velocity ice impact. Result illustrate that the cylindrical shape hail caused more damage compared with hemispherical shape.

کلیدواژه‌ها English

Composite Materials
Impact Loading
Ice Impact
Numerical simulation