مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ارزیابی رفتار انبساط شعاعی استوانه جدار ضخیم تحت بارگذاری انفجاری داخلی به همراه تحلیل عددی

نویسندگان
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
نظر به کاربردهای فراوان استوانه‌های جدار ضخیم، اطلاع از رفتار اینگونه سازه‌ها از اهمیت فراوانی برخوردار می‌باشد. روابط بسیاری درخصوص رفتار استوانه‌ها و کره‌های حاوی ماده منفجره بدست آمده است که عمدتاً متکی بر مدل‌های تجربی می‌باشد. از این‌رو استخراج مدل تحلیلی در سازه‌های تحت بارگذاری داخلی و با نرخ بالا مانند فرآیندهای انفجاری در استوانه‌ها، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد. هدف اصلی این مقاله، استخراج مدل ریاضی انبساط استوانه جدار ضخیم ایزوتروپیک آلومینیومی حاوی ماده منفجره تی.اِن‌.تی می‌باشد که در آن، رفتار ماده منفجره بصورت معادله حالت JWL درنظر گرفته شده است. مدل استحکامی در تحلیل حاضر بر پایه معادله کوپر-سایموند می‌باشد که نرخ کرنش لحظه‌ای در آن وارد و نتیجتاً استحکام دینامیکی بر پایه آن، مورد محاسبه و بکارگیری قرار می‌گیرد. از این حیث، درنظرگرفتن فشار آنی محصولات انفجاری بعنوان شرایط مرزی و همچنین وجود نرخ کرنش لحظه‌ای و تاثیر آن بر استحکام دینامیکی ماده، از نکات حائز اهمیت و منحصر بفرد در این مقاله محسوب می‌شود. با ارائه معادلات تعادل در استوانه‌های جدار ضخیم، تنش‌های شعاعی و محیطی و سرعت شعاعی استوانه استخراج می‌گردد و با شرایط مرزی و هندسی لحظه‌ای و اصلاح تنش دینامیکی ماده باتوجه به نرخ کرنش، سرعت شعاعی آن با حل معادله دیفرانسیل مربوطه، محاسبه می‌گردد. پس از استخراج سرعت شعاعی، سایر معادلات تنش مورد بررسی و ارزیابی قرار خواهد گرفت. در ادامه، شبیه‌سازی نرم‌افزاری باتوجه به مفروضات، به منظور بررسی روند کلی نتایج حاصل از مدل‌سازی، با نرم‌افزار اُتوداین انجام شد که تطابق خوبی را با نتایج حاصل از تحلیل نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Evaluation of radial expansion behavior of thick-walled cylinder under internal explosive loading with numerical analysis

نویسندگان English

Seyed Masoud Bagheri
Jamal Zamani
چکیده English

Given the numerous applications of thick-walled cylinders, it is important to know the behavior of these structures. There are so many relationships for cylinders and spheres containing explosives which have been found mainly based on other experimental models. Hence derive an analytical model of the behavior of structures under internal and high-rate loading, like explosion in the cylinders, is of great importance. The main objective of this paper is to derive a mathematical model of isotropic thick-walled aluminum cylinder containing TNT in which JWL equation of state is considered for behavior of explosive expansion. The strength model the present analysis is based on the Cowper-Symonds in which strain rate at each moment is used for calculation of dynamic strength according to that. Therefore, given the instantaneous explosions pressure boundary conditions as well as instantaneous strain rate and its impact on the dynamic strength of the material, is of significant importance in this paper. With employing equations of equilibrium in thick-walled cylinders, the equations of radial and circumferential stresses and radial velocities derived. Given the instantaneous geometric and boundary conditions and correction the dynamic stress of material with respect to the strain rate, radial velocity by solving the differential equation, is calculated. After extraction of radial velocity, other stress equations will be evaluated. Furthermore, with considering the assumptions and in order to assess the overall results of the analytical modeling, computer simulation was done using Autodyn software, which shows good agreement with the analytical results.

کلیدواژه‌ها English

Thick-Walled Cylinder
Explosive
Dynamic Yield Stress
Equation of state
Strain rate