بررسي تجربي و مدل‌ سازي رياضي پاسخ ورق‌هاي فلزي مدور تحت بارگذاري ديناميكي شديد پي‌ در پي

Experimental investigation and mathematical modeling of the response of circular metallic plates under successive intense dynamic loading

در پژوهش حاضر، رفتار پلاستيك ورق‌هاي مدور تحت بارگذاري دفعي مكرر بررسي ‌شده‌است. در بخش تجربي از سامانه پاندول بالستيك جهت اعمال بار ديناميكي و ورق‌هاي آلياژ آلومينيوم استفاده شد. جهت بررسي پروفيل تغيير شكل و الگوي شكست نمونه‌ها، بار ديناميكي در محدوده وسيعي از 6/49 تا 24/69 نيوتن در ثانيه اعمال شد. جهت بررسي رفتار تحت بارگذاري مكرر، هر آزمايش تا 5 دفعه بارگذاري ادامه پيدا كرد. مشاهدات تجربي بيانگر تغيير شكل پلاستيك بزرگ سازه همراه با نازك‌شدگي نمونه‌هاي آزمايشي در مرزهاي گيردار و همچنين پارگي برخي در همين ناحيه است. نتايج مشخص كرد كه با افزايش تعداد دفعات انفجار و جرم خرج، خيز دائمي افزايش مي‌يابد ولي خيز پيش‌رونده ورق به‌صورت نمايي كاهش مي‌يابد. در بخش مدل‌سازي، با بهره‌گيري از روش تحليل ابعادي، روابطي با فرم بسته بر مبناي اعداد بدون بعد به منظور پيش‌بيني بيشترين خيز دائمي ورق استخراج شد كه بر اساس مراجع موجود، تاكنون در ادبيات موضوع ارائه نشده‌است. در اين روابط، تأثير پارامترهاي مختلف مانند هندسه ورق، اينرسي بار اعمال‌شده و حساسيت ماده به نرخ كرنش در نظر گرفته‌شد. مقايسه نتايج حاصل از مدل با نتايج تجربي نشان داد كه توافق بسيار خوبي بين نتايج تجربي و پيش‌بيني‌هاي مدل حاصل ‌شده‌است.

In the current research, the plastic behavior of circular plates under dynamic loading was investigated. In the experimental section, a ballistic pendulum apparatus and aluminum alloy plates were used. To investigate the deformation profile and the failure pattern of the specimens, dynamic loads were applied in a wide range from 6.49 to 24.69 Ns. To test the behavior under successive loading, each experiment was continued up to 5 loadings. Experimental observations indicate a large plastic deformation of the structure along with the thinning of the test specimens at fully clamped boundaries and the rupture of some in the same area. The results showed that with increasing the number of explosions and the charge mass, the maximum deflection increases, but the progressive deflection decreases exponentially. In the modeling section, some closed-form relations were proposed using the dimensional analysis approach to predict the maximum permanent deflection plates. In these relations, the effect of various parameters such as the plate geometry, inertia of the applied load, and strain rate sensitivity of material was considered. Comparing the results of the model with the experimental results showed that there is a very good agreement between the experimental results and the predictions of the model.