مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

ساخت و مجهزسازی ماشین ضربه‌سقوطی کم‌سرعت جهت تعیین ظرفیت جذب انرژی در فوم کامپوزیتی با زمینه آلومینیوم

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک دانشگاه بیرجند
2 دانشیار و رئیس دانشکده مهندسی دانشگاه بیرجند
چکیده
در مقاله حاضر، ظرفیت جذب‌انرژی فوم‌ آلومینیوم A356 تقویت‌شده با ذرات SiC تحت بار ضربه‌ای مورد مطالعه قرار گرفته و نتایج جدیدی حاصل گردید. ماده فومی با استفاده از روش ذوبی به‌کمک عامل فوم‌ساز CaCO3، ساخته شد. دستگاه آزمون ضربه‌سقوطی در مقیاس آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. مدار کامل نیروسنج دینامیکی (لودسل) طراحی و روی آن نصب گردید. آزمایش ضربه با استفاده از یک ضارب نیم‌کروی و با سرعت 6.70 m/s، بر روی نمونه‌های فوم انجام شد. نمودار تغییرات نیرو بر حسب زمان به‌دست آمد و نتایج حاصله، با نتایج به‌دست آمده از سنسور پیزوالکتریک مقایسه شد که مطابقت خوبی بین آن‌ها وجود دارد. پاسخ ضربه به‌دست آمده برای فوم-کامپوزیتی A356/SiCp، یک پاسخ کم‌نوسان (حداکثر با 5.8% نوسان) و پایدار است که بیانگر طراحی مناسب ماشین و خروجی قابل‌اعتماد آن می‌باشد. هم‌خوانی رفتار ماده با نتایج محققین دیگر نیز، بر این امر صحه می‌گذارد. پاسخ مذکور شامل سه ناحیه الاستیک، بار پلاتو و شکست می‌باشد؛ در ناحیه پلاتو، فوم می‌تواند تغییرشکل‌های پلاستیک را در یک بار تقریباً ثابت تحمل نماید. پایان ناحیه پلاتو و شروع ناحیه شکست ماده، در لحظه‌ای اتفاق می‌افتد که نرخ انرژی‌ جذب‌شده توسط فوم کاهش ‌می‌یابد. مقدار بار پلاتو و انرژی جذب‌شده که توسط لودسل برآورد شده است، بترتیب برابر با 1.62 kN و 22.04 J بوده که در مقایسه با سنسور پیزوالکتریک، دارای خطای نسبی 1.8 و 7.7 درصد می‌باشد. مقدار (و درصد) انرژی جذب‌شده در نواحی الاستیک، پلاتو و شکست بترتیب برابر با 6.07 J (27.5%)، 6.58 J (29.9%) و 9.39 J (42.6%) می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Design and instrumentation of low velocity drop-weight impact testing machine for estimation of energy absorption capacity in aluminum based composite foam

نویسندگان English

Hossein Farahat 1
Seyed Yousef Ahmadi-Brooghani 2
1 A PhD student in mechanical engineering, University of Birjand
چکیده English

In this paper, the energy absorption capacity of A356 aluminum foam reinforced by SiC particles under impact loading was studied. The foam was manufactured by direct foaming of melts with blowing agent CaCO3. The drop-weight impact testing machine was designed and fabricated. The dynamic load-cell circuit was designed and mounted on the impactor. The impact test was carried out using a hemispherical indenter with a velocity of 6.70 m/s on the foam specimens, and the load-time history data was obtained. The results were compared with the results reported by a piezoelectric force sensor and validated. The obtained impact response of A356/SiCp composite foam is stable, which represents a suitable design of the machine and its reliable output. This is emphasized by comparison of material behavior with the results of other researchers. The response includes three stages: an initial linear behavior, a plateau of load and failure of the foam. In plateau region, the plastic deformations can be tolerated by the foam at nearly constant load. The end of plateau region and beginning of the failure region occur at the moment when the rate of energy absorbed by the foam is decreasing. The values of plateau load and absorbed energy estimated from load-cell are 1.62 kN and 22.04 J respectively, which has a relative error of 1.8% and 7.7% in comparison with piezoelectric sensor. The value and percent of absorbed energy were obtained as 6.07 J, 6.58 J, 9.39 J and 27.5%, 29.9%, 42.6% for elastic, plateau and failure regions respectively.

کلیدواژه‌ها English

A356/SiCp composite foam
Drop-weight impact test
Load-cell circuit
energy absorption