بارگذاری انفجاری مکرر روی ورق‌های مستطیلی تقویت شده با خط جوش: بررسی تجربی و مدلسازی با شبکه عصبی GMDH

نوع مقاله : مکانیک جامدات

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، گیلان، ایران

2 نویسنده مسئول: دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، گیلان، ایران

3 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه ایوانکی، سمنان، ایران

چکیده

در این پژوهش، به بررسی تغییر شکل بزرگ پلاستیک ورق‌های مستطیلی فولادی تحت بارگذاری انفجاری مکرر پرداخته‌شده است. در این راستا، آزمایش‌های روی سه ساختار مختلف تقویت نشده، تقویت‌شده با یک و دو خط جوش انجام‌شده است. جهت بررسی مودهای تغییر شکل و مکانیسم شکست نمونه‌های آزمایشی، بار دینامیکی در محدوده‌ای گسترده با استفاده از جرم خرج‌های ۲۵، ۳۵، ۴۵ و ۵۰ گرم تا ۳ مرتبه اعمال شد. مشاهدات تجربی بیان می‌کند که با افزایش جرم خرج، مودهای تغییر شکل اول (a) و اول (b) در جرم خرج‌ بالاتر و در تکرار بارگذاری در شماره بالاتر مشاهده می‌شود. در ورق تقویت نشده در بارگذاری سوم با جرم خرج ۲۵ گرم، حالت اول (a) شکست مشاهده می‌شود؛ اما این مود شکست در نمونه تقویت‌شده با یک و دو خط جوش به ترتیب در تکرار سوم در جرم خرج ۳۵ گرم و ۴۵ گرم مشاهده می‌شود. این موضوع نشان‌دهنده تأثیر خط جوش بر تغییرات مود شکست است. علاوه بر این، در بخش مدل‌سازی عددی، از شبکه عصبی برای ارائه یک مدل ریاضی بر مبنای اعداد بی‌بعد جهت پیش‌بینی بیشترین خیز دائمی نمونه‌های آزمایشی استفاده شد. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که توافق خوبی بین مدل ارائه‌شده با مقادیر تجربی برقرار است به‌طوری‌که هر دو ساختار در محدوده خطای کمتر از 10% قرار گرفتند.

کلیدواژه‌ها


Smiley face

[1] 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;109:367-76.##
[2] Mirzababaie Mostofi T, Babaei H, Alitavoli M. Experimental and theoretical study on large ductile transverse deformations of rectangular plates subjected to shock load due to gas mixture detonation. Strain. 2017;53(4):e12235.##
[3] 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;123:48-56.##
[4] Babaei H, Mostofi TM, Sadraei SH. Effect of gas detonation on response of circular plate-experimental and theoretical. Struct Eng Mech. 2015;56(4):535-48.##
[5] 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;125:93-106.##
[6] Jones N. Structural impact: Cambridge university press; 2012.##
[7] Yuen SCK, Nurick G, Langdon G, Iyer Y. Deformation of thin plates subjected to impulsive load: Part III–an update 25 years on. International Journal of Impact Engineering. 2017;107:108-17.##
[8] Zhao Y-P. Suggestion of a new dimensionless number for dynamic plastic response of beams and plates. Archive of Applied Mechanics. 1998;68(7-8):524-38.##
[9] Rajendran R, Lee J. Blast loaded plates. Marine Structures. 2009;22(2):99-127.##
[10] Rudrapatna N, Vaziri R, Olson M. Deformation and failure of blast-loaded square plates. International journal of impact engineering. 1999;22(4):449-67.##
[11] Mostofi TM, Sayah-Badkhor M, Rezasefat M, Ozbakkaloglu T, Babaei H. Gas mixture detonation load on polyurea-coated aluminum plates. Thin-Walled Structures. 2020;155:106851.##
[12] Ziya-Shamami M, Babaei H, Mostofi TM, Khodarahmi H. Structural response of monolithic and multi-layered circular metallic plates under repeated uniformly distributed impulsive loading: An experimental study. Thin-Walled Structures. 2020;157:107024.##
[13] Rezasefat M, Mirzababaie Mostofi T, Babaei H, Ziya-Shamami M, Alitavoli M. Dynamic plastic response of double-layered circular metallic plates due to localized impulsive loading. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications. 2019;233(7):1449-71.##
[14] Rezasefat M, Mostofi TM, Ozbakkaloglu T. Repeated localized impulsive loading on monolithic and multi-layered metallic plates. Thin-Walled Structures. 2019;144:106332.##
[15] Børvik T, Hanssen A, Langseth M, Olovsson L. Response of structures to planar blast loads–A finite element engineering approach. Computers & Structures. 2009;87(9-10):507-20.##
[16] Cullis IG, Schofield J, Whitby A. Assessment of blast loading effects–Types of explosion and loading effects. International journal of pressure vessels and piping. 2010;87(9):493-503.##
[17] Zheng C, Kong X-s, Wu W-g, Xu S-x, Guan Z-w. Experimental and numerical studies on the dynamic response of steel plates subjected to confined blast loading. International Journal of Impact Engineering. 2018;113:144-60.##
[18] Spranghers K, Vasilakos I, Lecompte D, Sol H, Vantomme J. Numerical simulation and experimental validation of the dynamic response of aluminum plates under free air explosions. International Journal of Impact Engineering. 2013;54:83-95.##
[19] Mehreganian N, Louca L, Langdon G, Curry R, Abdul-Karim N. The response of mild steel and armour steel plates to localised air-blast loading-comparison of numerical modelling techniques. International Journal of Impact Engineering. 2018;115:81-93.##
[20] Yuen SCK, Nurick G. Experimental and numerical studies on the response of quadrangular stiffened plates. Part I: subjected to uniform blast load. International Journal of Impact Engineering. 2005;31(1):55-83.##
[21] Langdon G, Yuen SCK, Nurick G. Experimental and numerical studies on the response of quadrangular stiffened plates. Part II: localised blast loading. International Journal of Impact Engineering. 2005;31(1):85-111.##
[22] Langdon G, Lee W, Louca L. The influence of material type on the response of plates to air-blast loading. International Journal of Impact Engineering. 2015;78:150-60.##
[23] Cerik BC. Damage assessment of marine grade aluminium alloy-plated structures due to air blast and explosive loads. Thin-Walled Structures. 2017;110:123-32.##
[24] Zhu L, Shi S, Jones N. Dynamic response of stiffened plates under repeated impacts. International Journal of Impact Engineering. 2018;117:113-22.##
[25] Liu B, Liu K, Villavicencio R, Dong A, Guedes Soares C. Experimental and numerical analysis of the penetration of welded aluminium alloy panels. Ships and Offshore Structures. 2021;16(5):492-504.##
[26] Xu S, Wen H, Liu B, Guedes Soares C. Experimental and numerical analysis of dynamic failure of welded aluminium alloy plates under air blast loading. Ships and Offshore Structures. 2020:1-10.##
[27] Li Y, Ren X, Zhao T, Xiao D, Liu K, Fang D. Dynamic response of stiffened plate under internal blast: Experimental and numerical investigation. Marine Structures. 2021;77:102957.##
[28] Teeling-Smith R, Nurick G. The deformation and tearing of thin circular plates subjected to impulsive loads. International Journal of Impact Engineering. 1991;11(1):77-91.##
[29] Babaei H, Mostofi TM, Alitavoli M, Namazi N, Rahmanpoor A. Dynamic compaction of cold die Aluminum powders. Geomech Eng. 2016;10:109-24.##
[30] Jones N. Dynamic inelastic response of strain rate sensitive ductile plates due to large impact, dynamic pressure and explosive loadings. International Journal of Impact Engineering. 2014;74:3-15.##
[31] Jones N. Influence of strain-hardening and strain-rate sensitivity on the permanent deformation of impulsively loaded rigid-plastic beams. International Journal of Mechanical Sciences. 1967;9(12):777-96.##
[32] Mostofi TM, Babaei H, Alitavoli M. The influence of gas mixture detonation loads on large plastic deformation of thin quadrangular plates: Experimental investigation and empirical modelling. Thin-Walled Structures. 2017;118:1-11.##
[33] Babaei H, Mirzababaie Mostofi T, Armoudli E. On dimensionless numbers for the dynamic plastic response of quadrangular mild steel plates subjected to localized and uniform impulsive loading. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering. 2017;231(5):939-50.##
[34] Babaei H, Mirzababaie Mostofi T. New dimensionless numbers for deformation of circular mild steel plates with large strains as a result of localized and uniform impulsive loading. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications. 2020;234(2):231-45.##
[35] Jamali A, Babaei H, Nariman-Zadeh N, Ashraf Talesh S, Mirzababaie Mostofi T. Multi-objective optimum design of ANFIS for modelling and prediction of deformation of thin plates subjected to hydrodynamic impact loading. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications. 2020;234(3):368-78.##
[36] Mostofi TM, Babaei H, Alitavoli M, Hosseinzadeh S. On dimensionless numbers for predicting large ductile transverse deformation of monolithic and multi-layered metallic square targets struck normally by rigid spherical projectile. Thin-Walled Structures. 2017;112:118-24.##
[37] Babaei H, Mirzababaie Mostofi T. Modeling and prediction of fatigue life in composite materials by using singular value decomposition method. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications. 2020;234(2):246-54.##
دوره 18، شماره 2 - شماره پیاپی 68
شماره پیاپی 68، فصلنامه تابستان
مرداد 1401
صفحه 15-35
  • تاریخ دریافت: 18 شهریور 1400
  • تاریخ بازنگری: 15 دی 1400
  • تاریخ پذیرش: 20 دی 1400
  • تاریخ انتشار: 01 مرداد 1401