بررسي رفتار فوم كامپوزيتي A356/SiCp تحت بار ضربه اي با سرعت پائين

Low-velocity impact response of A356/SiCp composite foam

فوم‌هاي فلزي به دليل نسبت استحكام به وزن و جذب انرژي بالا، كاربرد گسترده‌اي در صنايع خودرو و هوافضا دارند؛ بنابراين اطلاع از رفتار مكانيكي اين مواد، به‌خصوص تحت بار ديناميكي ضروري است. در مقاله حاضر، پاسخ ضربه فوم‌ آلومينيوم A356 تقويت‌شده توسط ذرات SiC مورد مطالعه قرارگرفته و نتايج عددي به‌دست آمده از شبيه‌سازي رفتار ضربه فوم، با اندازه‌گيري‌ها و مشاهدات آزمايشگاهي مقايسه و اعتبارسنجي گرديد. به‌منظور استخراج پارامترهاي ماده در مدل اساسي دشپند-فلك، از داده‌هاي آزمايش فشار بر روي نمونه‌هاي فوم بهره گرفته شده است. نتايج FEM نشان داد كه تغييرات نيرو بر حسب زمان، مطابقت بسيارخوبي با داده‌هاي آزمايش ضربه دارد. مدل عددي مي-تواند مقدار نيرو در محدوده پلاتو، زمان ضربه، انرژي جذب‌شده توسط فوم و حالت شكست ماده را با دقت مناسبي پيش‌بيني نمايد. همچنين نمودارهاي بالانس انرژي و حساسيت به مش، صحت شبيه‌سازي انجام‌گرفته را ﺗﺄييد مي‌كند. نظربه اينكه شبيه‌سازي رفتار ديناميكي يك ماده كامپوزيت و متخلخل، با چالش‌هاي متعددي مواجه است، در كار حاضر به ارائه راهكارهايي جهت رفع آنها پرداخته شده است. با توجه به عدم وجود نتايج عددي و تجربي بر روي رفتار ضربه فوم A356/SiCp، مي‌توان از نتايج تحقيق حاضر جهت توسعه مواد كامپوزيتي پيشرفته استفاده نمود.

Metallic foams are used widely in the automotive and aerospace industries due to high strength to weight ratio and high energy absorption capacity. Knowledge of the mechanical behavior of these materials, especially under dynamic loadings, is thus necessary. In this paper, the impact response of A356 aluminum foams reinforced by SiC particles was studied. Predicted numerically results, which are obtained from the simulation of impact behavior at the foam material, were compared and validated with the experimental measurements. For determination of the material parameters in Deshpande-Fleck constitutive model, the uniaxial compression test data have been used. The FEM results showed that the changes in load with time are in a good agreement with the impact experiment. The numerical model can predict accurately the plateau load, the impact time, the energy absorbed by foam and the failure mode of the material. The energy balance diagram and convergence test confirm the simulation. Considering that the simulation of porous and composite material behavior is faced with numerous challenges, this work presents effective ways to solve them. Regarding the lack of numerical and experimental results on the impact behavior of A356/SiCp foam, the obtained results can be used to develop advanced composite materials.