مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل تجربی و عددی پاسخ سازه چندلایه آلومینیوم / الاستومر/کامپوزیت در برابر بارگذاری ضربه ای

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه تربیت مدرس،
چکیده
هدف پژوهش حاضر بررسی عملکرد بالستیکی سازه ساندویچی متشکل از آلومینیوم،کامپوزیت شیشه / اپوکسی و الاستومر و همچنین تاثیر ناشی از افزودن لایه کامپوزیت و ساندویچی کردن سازه می­باشـد . سـاختار مـورد بررسـی یـک سازه 4 لایه شامل دو لایه آلومینیوم T-6061 به عنوان صـفحات خارجی، یک لایه کامپوزیت شیشه/اپوکسی شامل 6 لایـه پارچه بافتـه شده شیشه و یک لایه الاستومر از نوع لاستیک طبیعی آمیخته شـده است. هدف ساخت چنین سازه ای، بهره مندی از تمامی مکانیزم های جذب انرژی در ضربات سرعت بالا است. بخش تجربی با استفاده از دستگاه تفنگ گازی و بخش عددی نیز با استفاده از نرم افزار LsDyna انجام شده است. در ادامه مکانیزم های آسیب لایه های مختلف و بین لایه­ای به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است و پس از آن از طریق سرعت خروجی ضربه زننده، بهبود عملکرد بالستیکی سازه در مقایسه با سازه دو لایه الاستومر و آلومینیوم برررسی شده است. همچنین بازده سازه 4 لایه در سرعت های ورودی مختلف مورد بررسی قرار گرفته و با در نظرگیری انرژی جذب شده سرعت بحرانی بهینه برای بهترین عملکرد به دست می­ آید.

موضوعات


عنوان مقاله English

Experimental and Numerical Analysis of the Response of Aluminum/Elastomer / Composite Multilayer Structure Against Impact Loading

نویسندگان English

shahide jannesari 1
gholamhossein Liaghat 2
H. Ahmadi 1
1 Tarbiat Modares University
2 Tarbiat Modares University
چکیده English

The aim of the current research is to investigate the ballistic performance of the sandwich structure consisting of aluminum, glass/epoxy and elastomer composite, as well as the effect of adding a composite layer and sandwiching the structure. The investigated structure is a 4-layer structure including two layers of T-6061 aluminum as external surfaces, a glass/epoxy composite layer including 6 layers of woven glass fabric and a layer of elastomer mixed with natural rubber. The purpose of building such a structure is to benefit from all the mechanisms of energy absorption in high speed impact. The experimental part was done using a gas gun device and the numerical part was done using LsDyna software. In the following, the damage mechanisms of different layers and between layers have been investigated experimentally and numerically, and after that, the improvement of the ballistic performance of the structure compared to the two-layer structure of elastomer and aluminum has been investigated through the output speed of the impactor.Also, the efficiency of the 4-layer structure at different input velocities has been investigated, and by considering the absorbed energy, the optimal critical speed for the best performance is obtained

کلیدواژه‌ها English

Elastomer
High velocity impact
Sandwich panel
Glass Epoxy Composite
[1] N. A. Patil, S. S. Mulik, K. S. Wangikar, A. P. Kulkarni., 2018, “Characterization of Glass Laminate Aluminium Reinforced Epoxy-A Review”, Procedia Manufacturing, Vol. 20, pp. 554-562.
[2] E.S. Greenhalgh, V.M. Bloodworth, L. Iannucci, and D. Pope., 2013 “Fractographic observations on Dyneemar composites under ballistic impast”, Composites, Vo. 44, pp. 51–62.
[3] A. Boczkowska, K. Babski, K.J. Kurzydłowski, P. Deen., 2008 “Measurements of residual strains in ceramic–elastomer composites with diffuse scattering of polarized neutronsWojciech Zaja”, Acta Materialia, Vo. 56, pp 5964–5971.
[4] Mendis. P,Raman .N.S ,Ngo .T ,Mohotti .,2014, “layered polyurea of investigation numerical and projectile velocity high to subjected plates aluminium” Structures Analytical, Vo107.
[5] D. Mohotti, T. Ngo, P. Mendis, S. N. Raman.,2013 “Polyurea coated composite aluminium plates subjected to high velocity projectile impact”, Materials & Design (1980-2015), Vol. 52, pp. 1- 16.
[6] L. Xue, W. Mock, T. Belytschko.,2010, Penetration of DH-36 steel plates with and without polyurea coating, Mechanics of Materials, Vol. 42, No. 11, pp. 981-1003, 2010.
[7] D. During, L. Weiß, D. Stefaniak, N. Jordan, C. Huhne, “Low-velocity impact response of composite laminates with steel and elastomer protective layer”, Composite Structures, Vol. 134, pp. 18-26, 2015.
[8] Taghipoor, H. Malekzade Fard, K and Bigdeli, A., 2018 “Experimental, numerical and analytical study of energy absorption in high velocity penetration phenomena on composite targets,” journal of science and technology of composites.
[9] S. Sarva, S. Nasser, J. McGee, J. Isaacs., 2007 “The effect of thin membrane restraint on the ballistic performance of armor grade ceramic tiles” Int. J. Impact Eng, Vo.34, pp. 277–302.
[10] C.M. Roland, D. Fragiadakis, R.M. Gamache.,2009, “Elastomer–steel laminate armor”, Composite Structures, Vo. 92, pp. 1059–1064.
[11] Sarlin E, Apostol M, Lindroos M, Kuokkala VT, Vuorinen J, Lepisto T, et al.,2014, “Impact properties of novel corrosion resistant hybrid structures” Compos Struct, Vo. 108, pp.886–93.
[12] Amin Khodadadi · Gholamhossein Liaghat, · Hamed Ahmadi · Ahmad Reza Bahramian · Yavar Anani ·Omid Razmkhah · Samaneh Asemeni.,2019, “Numerical and experimental study of impact on hyperelastic rubber panels”Iranian Polymer Journal, Vo. 28, pp.113–122.
[13] Alireza Taherzadeh-Farda, Gholamhossein Liaghat, Hamed Ahmadi, Omid Razmkhah, Sahand Chitsaz Charandabi, Mohammad Amin Zarezadeh-mehrizi, Amin Khodadadi.,2020, “Experimental and numerical investigation of the impact response of elastomer layered fiber metal laminates (EFMLs)” Composite Structures, Vo.245, pp.112-123.
[14] Amin Khodadadi a, Gholamhossein Liaghat, Davoud Shahgholian-Ghahfarokhi, Mahmoud Chizari, Bin Wang, 2020, “Numerical and experimental investigation of impact on bilayer aluminum-rubber composite plate,” Thin–Walled Structures, Vo.149, pp106-113.
[15]Wang B, Xiong J, Wang X, Ma L, Zhang G-Q, Wu L-Z,. 2013 ,“ Energy absorption efficiency of carbon fiber reinforced polymer laminates under high velocity impact”. Materials & Design. 50:140-8.
[16]VanderKlok A, Stamm A, Dorer J, Hu E, Auvenshine M, Pereira JM, 2018. "An experimental investigation into the high velocity impact responses of S2-glass/SC15 epoxy composite panels with a gas gun". International Journal of Impact Engineering.;111:244-54.