مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

پاسخ دینامیکی ورق‌های ساندویچی مدور فلزی با هسته لوله‌ای تحت بار انفجار

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
مجتبی قمری زاده 1
حسین خدارحمی 2
توحید میرزابابای مستوفی 3
1 دانشجوی دکترا، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران.مربی، دانشگاه افسری و تربیت پاسداری امام حسین(ع)، تهران، ایران.
2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران
3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه ایوان‌کی، ایوان‌کی، ایران
چکیده
ورق‌های ساندویچی سازه‌های مورد توجهی برای جذب انرژی انفجار و استفاده به‌عنوان سپر انفجار می‌باشند. لهیدگی و تغییر شکل پلاستیک هسته به همراه خمش پلاستیک رویه‌های ورق ساندویچی مهم‌ترین عوامل جذب انرژی انفجار در این سازه‌ها می‌باشند. اجزا سازه پس از انفجار و جذب انرژی دچار تغییر شکل دائمی می‌شوند. در این مقاله به روش تحلیلی، عددی و تجربی جذب انرژی اجزاء مختلف و تغییر شکل ورق‌های ساندویچی مدور فلزی با هسته لوله‌ای تحت بار انفجار بررسی‌شده است. چیدمان لوله‌های هسته دارای ترکیب شعاعی غیرهمرس است و به شکل منظمی در هسته تعبیه‌شده‌اند. آزمایش تجربی با ساخت ورق ساندویچی به روش انفجار آزاد و به‌منظور ارزیابی و صحت سنجی نتایج تحلیلی و عددی انجام‌شده است. حل تحلیلی به کمک روش انرژی و از تعادل انرژی جنبشی و کار پلاستیک انجام‌شده به‌وسیله اجزاء مختلف سازه ، انجام‌شده است. حل عددی در نرم‌افزار اجزاء محدود ABAQUS انجام شده است و تابع فشار به روش CONWEP تولید شده است. خیز سازه و میزان انرژی جذب‌شده توسط سازه و بخش‌های مختلف آن به‌دست‌آمده است. انطباق خوبی بین نتایج به روش‌های مختلف وجود دارد.
کلیدواژه‌ها
پاسخ دینامیکی
بار انفجار
ورق ساندویچ
هسته لوله‌ای

موضوعات

عنوان مقاله English

Dynamic response of circular metal sandwich panels with tubular cores under blast load

نویسندگان English

Mojtaba Ghamarizadeh 1
Hossein Khodarahmi 2
علی Mirzababaie Mostofi 3
1 PhD student, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Imam Hossein Comprehensive University, Tehran, Iran.**Instructor, Imam Hossein University For Training Officers & Guards, Tehran, Iran.
2 Professor, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Imam Hossein Comprehensive University, Tehran, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, University of Eyvanekey, Eyvanekey, Iran.
چکیده English

Sandwich panels which can be used as an explosion shield are important structures for absorbing explosion energy. Crushing and plastic deformation of the core with the plastic bending of the faces are the main factors in absorbing the explosion energy in this sandwich panel. Structural components undergo permanent deformation after explosion and energy absorption. In this paper, the energy absorption of the structure and the deformation of circular metal sandwich panels with tubular core under explosion load have been investigated analytically, numerically and experimentally. The tubes are arranged radially and symmetrically in the core constructions. The experiment have been performed by making sandwich panels under free blast load in order to evaluate and validate analytical and numerical results. The analytical solution is performed using the energy method by balancing the kinetic energy and the plastic work which is done by the different components of the sandwich panels. Numerical solution is performed in ABAQUS finite element software and the pressure function is generated by CONWEP method. The amount of energy absorbed by the structure and different parts of it is obtained. There is good agreement between the results in different ways.

کلیدواژه‌ها English

dynamic response
Explosion load
Sandwich Panels
Tube core
[1] Yuen SC, Cunliffe G, du Plessis MC. Blast response of cladding sandwich panels with tubular cores. International Journal of Impact Engineering. 2017 Dec 1;110:266-78.
[2] Xia Z, Wang X, Fan H, Li Y, Jin F. Blast resistance of metallic tube-core sandwich panels. International Journal of Impact Engineering. 2016 Nov 1;97:10-28.
[3] Xiang XM, Lu G, Ma GW, Li XY, Shu DW. Blast response of sandwich beams with thin-walled tubes as core. Engineering Structures. 2016 Nov 15;127:40-8.
[4] Gharababaei H, Darvizeh A. Experimental and Analytical Investigation of Large Deformation of Thin Circular Plates Subjected to Localized and Uniform Impulsive Loading#. Mechanics based design of structures and machines. 2010 Apr 30;38(2):171-89.
[5] Theobald MD, Nurick GN. Experimental and numerical analysis of tube-core claddings under blast loads. International Journal of Impact Engineering. 2010 Mar 1;37(3):333-48.
[6] Guo Y, Zhuang Z, Li XY, Chen Z. An investigation of the combined size and rate effects on the mechanical responses of FCC metals. International Journal of Solids and Structures. 2007 Feb 1;44(3-4):1180-95.
[7] Theobald MD, Nurick GN. Numerical investigation of the response of sandwich-type panels using thin-walled tubes subject to blast loads. International Journal of Impact Engineering. 2007 Jan 1;34(1):134-56.
[8] Wierzbicki T, Sinmao MV. A simplified model of Brazier effect in plastic bending of cylindrical tubes. International Journal of Pressure Vessels and Piping. 1997 Apr 1;71(1):19-28.
[9] N. Jones, Structural impact. Cambridge: Cambridge University Press (1989).
[10] Kingery CN, Bulmash G. Airblast parameters from TNT spherical air burst and hemispherical surface burst. US Army Armament and Development Center, Ballistic Research Laboratory; 1984.
[11] Jones N. Impulsive loading of a simply supported circular rigid plastic plate. Journal of Applied Mechanics 1968; 35:59-65.
[12] Mostofi TM, Babaei H, Alitavoli M. Theoretical analysis on the effect of uniform and localized impulsive loading on the dynamic plastic behaviour of fully clamped thin quadrangular plates. Thin-Walled Structures. 2016 Dec 1;109:367-76.
[13] Mostofi TM, Babaei H, Alitavoli M, Lu G, Ruan D. Large transverse deformation of double-layered rectangular plates subjected to gas mixture detonation load. International Journal of Impact Engineering. 2019 Mar 1;125:93-106.
[14] Mostofi TM, Golbaf A, Mahmoudi A, Alitavoli M, Babaei H. Closed-form analytical analysis on the effect of coupled membrane and bending strains on the dynamic plastic behaviour of fully clamped thin quadrangular plates due to uniform and localized impulsive loading. Thin-Walled Structures. 2018 Feb 1;123:48-56.
[15] Rezasefat M, Mostofi TM, Ozbakkaloglu T. Repeated localized impulsive loading on monolithic and multi-layered metallic plates. Thin-Walled Structures. 2019 Nov 1;144:106332.
[16] Foroozan M.R, Hafshjani M, Jamshidian S. , Simulation of St12 guillotine section of steel sheet using Johnson-cook damage model, in Persian, 18th National Conference on Steel Symposium, 2016, Tehran, Iran(in Persian).
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 21، شماره 10
مهر 1400
صفحه 673-683