بررسی تجربی و عددی پنل‌های ساندویچی با هسته موجدار ذوزنقه‌ای شکل، تحت بارگذاری انفجاری مایل

نوع مقاله : مکانیک ضربه

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران

2 نویسنده مسئول: دانشیار، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران

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

4 استاد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق به بررسی حل تجربی و عددی پنل‌های ساندویچی  ST37با هسته موجدار ذوزنقه‌ای شکل تحت انفجار مایل پرداخته‌شده است. هسته پنل باضخامت ورق 7/0 میلی‌متر به کمک عملیات خم‌کاری و ورق‌های رویی و پشتی به ضخامت 1 میلی‌متر و طول و عرض 270 میلی‌متر تهیه گردیده است. به‌منظور انجام انفجار مایل، لوله‌های انفجاری در زوایای صفر (موازی پنل هدف)، 15، 30 و 45 درجه نسبت به پنل هدف بافاصله استقرار خرج ثابت 300 میلی‌متر تهیه گردیده است. از ماده منفجرهC4  با جرم ثابت 10 گرم در پروسه‌های انفجار استفاده گردیده است. در ادامه به کمک نرم‌افزار تجاری آباکوس و با استفاده از تکنیک کوپل اویلری – لاگرانژی به حل عددی مسئله پرداخته‌شده است. با مقایسه نتایج حل عددی و تجربی قرابت مناسبی بین آن‌ها مشاهده می‌گردد. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش زاویه شیب خرج نسبت به پنل هدف از صفر تا 45 درجه، مقادیر تغییرشکل نقطه میانی، کاهش می‌یابد. در جرم خرج‌های بزرگ‌تر، این کاهش تغییرشکل نسبت به جرم خرج‌های کوچک‌تر بیشتر خواهد بود. همچنین به دلیل هدایت بخش زیادی از موج انفجار به خارج از لوله انفجاری میزان انرژی مستهلک‌شده پلاستیک برای جرم خرج با زاویه 45 درجه کاهش قابل‌توجهی نسبت به سایر زاویه‌ها دارد.

تازه های تحقیق

  • با افزایش زاویه خرج انفجاری تغییرشکل پنل ساندویچی کاهش می یابد.
  • انرژی مستهلک‌شده پلاستیک برای جرم خرج با زاویه 45 درجه نسبت به زوایای دیگر کاهش قابل توجهی دارد.

کلیدواژه‌ها


Smiley face

[1] Anderson Jr CE, Behner T, Weiss CE. Mine blast loading experiments. International Journal of Impact Engineering. 2011; 38(8-9):697-706.##
[2] Erdik A, Kilic SA, Kilic N, Bedir S. Numerical simulation of armored vehicles subjected to undercarriage landmine blasts. Shock waves 2016; 26(4):449-64.##
[3] Langdon GS, Yuen SC, Nurick GN, Naidoo K. Some insights into the response of shallow V shape structures to air blast loading. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2013; 79(4):695-703.##
[4] Markose A, Rao CL. Mechanical response of V shaped plates under blast loading. Thin-Walled Structures. 2017; 115:12-20.##
[5] Yazici M, Wright J, Bertin D, Shukla A. Experimental and numerical study of foam filled corrugated core steel sandwich structures subjected to blast loading. Composite structures. 2014; 110:98-109.##
[6]   Zhang P, Cheng Y, Liu J, Wang C, Hou H, Li Y. Experimental and numerical investigations on laser-welded corrugated-core sandwich panels subjected to air blast loading. Marine Structures. 2015; 40:225-46.##
[7] Cheng Y, Liu M, Zhang P, Xiao W, Zhang C, Liu J, Hou H. The effects of foam filling on the dynamic response of metallic corrugated core sandwich panel under air blast loading–Experimental investigations. International Journal of Mechanical Sciences. 2018; 145:378-88.##
[8]   Zhang P, Cheng Y, Liu J, Li Y, Zhang C, Hou H, Wang C.  Experimental study on the dynamic response of foam-filled corrugated core sandwich panels subjected to air blast loading. Composites Part B: Engineering. 2015; 105:67-81.##
[9]   Yuen SCK, Langdon GS, Nurick GN, Pickering EG, Balden VH. Response of V-shape plates to localised blast load: Experiments and numerical simulation. International journal of impact engineering. 2012; 46: 97-109.##
[10] Chennamsetty AR, LeBlanc J, Abotula S, Parrikar PN, Shukla A.  Dynamic response of Hastelloy® X plates under oblique shocks: Experimental and numerical studies. International Journal of Impact Engineering. 2015; 85:97-109.##
[11] Yuen SCK, Butler A, Bornstein H, Cholet A. The influence of orientation of blast loading on quadrangular plates. Thin-Walled Structures. 2019; 131: 827-37.##
[12] Jing L, Wang Z, Zhao L. Dynamic response of cylindrical sandwich shells with metallic foam cores under blast loading: Numerical simulations. Composite structures. 2013; 99:213–23.##
[13] Li S, Li X, Wang Z, Wu G, Lu G, Zhao L. Sandwich panels with layered graded aluminum honeycomb cores under blast loading. Composite structures. 2017; 173:242-54.##
[14] An H, Hou S, Liu L. Experimental and Numerical Study of the Concrete Stress and Fracture Propagation Processes by Blast. Engineering Letters. 2019; 27(4).##
[15]  Li S, Li X, Wang Z, Wu G, Lu G, Zhao L. Finite element analysis of sandwich panels with stepwise graded aluminum honeycomb cores under blast loading. Composites Part A Applied Science & Manufacturing. 2016; 80:1-2.##
[16] Zhang P, Cheng Y, Liu J.  Numerical analysis of dynamic response of corrugated core sandwich panels subjected to near-field air blast loading. Shock Vibration. 2014; 1-17.##
[17] UTODYN. Theory Manual Revision 4.3. Century Dynamics, Concord, Mass, USA.2005.##
[18] Cai S, Zhang P, Dai W, Cheng Y, Liu J. Multi-objective optimization for designing metallic corrugated core sandwich panels under air blast loading. Journal of Sandwich Structures & Materials. 2021; 23(4):1192-220.##
[19] Lee S, Barthelat F, Hutchinson JW, Espinosa HD. Dynamic failure of metallic pyramidal truss core materials–experiments and modeling. International Journal of Plasticity. 2006; 22(11):2118-45.##
[20] Henchie TF, Yuen SC, Nurick GN, Ranwaha N, Balden VH. The response of circular plates to repeated uniform blast loads: An experimental and numerical study. International Journal of Impact Engineering. 2014; 74:36-45.##
[21] Rezasefat M, Mostofi TM, Ozbakkaloglu T. Repeated localized impulsive loading on monolithic and multi-layered metallic plates. Thin-Walled Structures. 2019; 144:106332.##
[22] Johnson GR, Cook WH. Fracture characteristics of three metals subjected to various strains, strain rates, temperatures and pressures. Engineering fracture mechanics. 1985; 21(1):31-48.##
[23] Thimmesh T, Shirbhate PA, Mandal J, Sandhu IS, Goel MD. Numerical investigation on the blast resistance of a door panel. Materials Today: Proceedings. 2021; 44:659-66.##
[24] Qiu G, Henke S, Grabe J. Application of a Coupled Eulerian–Lagrangian approach on geomechanical problems involving large deformations. Computer Geotechnics. 2011; 38(1):30-9.##
[25] Mougeotte C, Carlucci P, Recchia S, Ji H. Novel approach to conducting blast load analyses using Abaqus/Explicit-CEL. Army, Armament, Research, Development and Engineering Center.2010.##
[26] Zaid M, Rehan Sadique M. A simple approximate simulation using coupled Eulerian–Lagrangian (CEL) simulation in investigating effects of internal blast in rock tunnel. Indian Geotechnical Journal. 2021; 51(5):1038-55.##
[27] Botez MD, Bredean LA. Numerical Study of a RC Slab Subjected to Blast: A Coupled Eulerian-Lagrangian Approach. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering; 2019; 471(5):052036.##
 [28] Moosabeiki V, Zamani J. The Study of Various Clamped Isotropic Square Plate Simulating Methods and Compare with Experimental Results under Explosion Loads. Modares Mechanical Engineering 2015; 14 (13) :315-22.##
[29] Nasiri S, Sadegh-Yazdi M, Mousavi SM, Ziya-Shamami M, Mostofi TM. Repeated underwater explosive forming: Experimental investigation and numerical modeling based on coupled Eulerian–Lagrangian approach. Thin-Walled Structures, 2022; 172:108860.##
[30] Dharmasena KP, Wadley HN, Xue Z, Hutchinson JW. Mechanical response of metallic honeycomb sandwich panel structures to high-intensity dynamic loading. International Journal of Impact Engineering. 2008; 35(9):1063-74.##
[31] Peyman S, Ebrahimzadeh A. Numerical Investigation of the Effect of Geometry on the Energy Absorption Rate of Sandwich Panels under Blast Loading. Scientific Journal of Advanced Defense Science Technology. 2021; 11(4):347-55.##
دوره 19، شماره 2 - شماره پیاپی 72
شماره پیاپی 72، فصلنامه تابستان
شهریور 1402
صفحه 11-23
  • تاریخ دریافت: 05 مهر 1401
  • تاریخ بازنگری: 17 مهر 1401
  • تاریخ پذیرش: 13 آذر 1401
  • تاریخ انتشار: 01 تیر 1402