مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی عددی و تجربی نفوذ پرتابه با سرعت بالا در کامپوزیت‌های مشبک استوانه‌ای

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشکاه تربیت مدرس
چکیده
به دلیل افزایش بسیار زیاد توان محاسباتی در سال‌های اخیر، شبیه‌سازی‌های عددی به دلیل در نظر گرفتن مکانیزم‌های مختلف و پیچیده شکست، بیشترین سهم در طراحی سازه‌های کامپوزیتی را از آن خود کرده‌اند. با این حال مدلسازی دقیق و سه‌بعدی آسیب‌های ناشی از پدیده ضربه هنوز هم به عنوان چالشی جدی مطرح می‌باشد. در تحقیق حاضر از پیشرفته‌ترین روش مدل سازی المان محدود کامپوزیت‌ها (آباکوس - اکسپلیسیت )، جهت تعیین رفتار سازه‌های مشبک استوانه‌ای کامپوزیتی، هنگامی که تحت برخورد قرار می‌گیرند، استفاده شده است. بدین منظور برای مدلسازی پوسته و تقویت‌کننده‌ها از المان‌های جامد سه‌‌بعدی و جهت تعیین رفتار ماده، از مدل مادی وی‌یومت بر مبنای معیارهای آسیب پاک و هاشین(سه‌بعدی) استفاده‌ شد. به دلیل عدم وجود معیارهای ذکر شده در نسخه‌های تجاری نرم‌افزار و اهمیت در نظر گرفتن چنین آسیب-هایی در مدلسازی عددی، معیارهای مذکور با استفاده از کدنویسی در محیط نرم‌افزار فرترن نوشته شدند و به این شکل تحلیل پدیده نفوذ در سازه‌های کامپوزیتی که با المان‌های جامد سه‌بعدی مدل شده‌اند به قابلیت نرم‌افزار اضافه گردید. نمودارهای تغییرات سرعت و نیروی پرتابه، گستردگی سطح خرابی و مکانیزم‌های مختلف شکست به عنوان نتایج گزارش شده‌اند. در این تحقیق به منظور اعتبار سنجی مدل از آزمون‌های تجربی استفاده شد. نتایج حاصل از شبیه‌سازی توافق بسیار خوبی را با نتایج تجربی نشان می‌دهند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Numerical and experimental analyses of projectile penetration in grid cylindrical composite structures under high velocity Impact

نویسندگان English

mohammad hedayatian 1
Golamhossein Lighat 1
rahimi 2
Mohammad Hossein Pol 1
چکیده English

Due to the extreme increase in computational power over the recent years, numerical methods have gained the most proportion in analyzing composite structures and components because of the consideration complicated failure mechanisms such as delamination, fiber buckling and fiber breakage, matrix cracking, debonding ribs of skin and a combination of mentioned failure mechanisms. However exact three - dimensional modeling damages caused by impact phenomena is still a challenge. In present numerical work, the most advanced modeling techniques have been used to predict the behavior of composite structure under high velocity impact. The ribs and layers have been modeled using solid elements and a user defined material model with modified puck and Hashin (3D) failure criteria was implemented. Because these failure criteria do not exist in Commercial version of the Abaqus software, we have used Fortran software for writing these criteria so this capability was added to the software. Figures of velocity variations and force variations of projectile, damaged area, different mechanisms of fracture were reported as results and commented upon. In this study, The numerical results have been validated with experimental data and show very good agreement.

کلیدواژه‌ها English

Grid composite
Damage
Fracture
Ballistic impact
Numerical Modeling