اثر بارگذاري دفعي شديد روي عملكرد ساختارهاي دولايه

Effect of intense impulsive loading on performance of multi-layered plates

اين مقاله به مطالعه تجربي، شبيه‌سازي عددي و مدل‌سازي رياضي پاسخ ديناميكي ساختارهاي دايره‌اي تك‌لايه و دولايه تحت بارگذاري دفعي موضعي مي‌پردازد. در بخش تجربي، شش آزمايش روي پيكربندي‌هاي دولايه ساخته‌شده از ورق‌هاي مس-آلومينيوم (2 ميلي‌متر + 2 ميلي‌متر) در شرايط بارگذاري مختلف انجام شد. از نرم‌افزار تجاري آباكوس و يك زير برنامه فرترن تعريف‌شده توسط كاربر براي تهيه مدل عددي استفاده شد. قانون ساختاري ويسكوپلاستيسيته جانسون-كوك و همچنين مدل آسيب آن در مدل عددي مورداستفاده قرار گرفت. مدل‌هاي عددي با استفاده از آزمايش‌هاي انجام‌شده در اين مطالعه و داده‌هاي موجود در ادبيات تحقيق، صحت‌سنجي شد. نشان داده شد كه مدل‌هاي عددي به‌خوبي مكانيسم‌هاي تغيير شكل ورق در طول فرآيند بارگذاري را ايجاد مي‌كنند. علاوه بر اين، يك مطالعه دقيق پارامتري روي ساختارهاي فلزي دولايه ساخته‌شده از پنج لايه‌بندي مختلف ازجمله ساختارهاي آلومينيوم-آلومينيوم، فولاد-فولاد، فولاد-آلومينيوم، مس-آلومينيوم و مس-فولاد انجام شد. دو شعاع مختلف براي ورق و چهار قطر مختلف براي خرج انفجاري در نظر گرفته شد. پس از انجام مطالعه پارامتريك، يك مدل تجربي مبتني بر اعداد بدون بعد جديد براي پيش‌بيني حداكثر انحراف عرضي ساختارهاي دولايه ارائه شد. توافق كلي بسيار خوبي بين نتايج شبيه‌سازي عددي و پيش‌بيني‌هاي تجربي به دست آمد.

This paper dealing with an experimental study, numerical simulation, and mathematical modeling of the dynamic response of single-layered and double-layered circular plates under localized impulsive loading. In the experimental section, six experiments were conducted on double-layered configurations made of copper-aluminum plates (2mm+2mm) under different loading conditions. ABAQUS commercial software via a user-defined FORTRAN subroutine was used to develop a numerical model. The Johnson-Cook thermo-viscoplastic constitutive law, as well as the Johnson-Cook damage model, was used in the model. The numerical simulations were verified using the conducted experiments in this study and those in the literature. It has been shown that simulations correctly reproduce the deformation mechanisms of structures during the loading process. Furthermore, a rigorous parametric study was conducted on double-layered metallic plates made of five different layering configurations including aluminum-aluminum, steel-steel, steel-aluminum, copper-aluminum, and copper-steel plates. Two and four different plate radiuses and charge diameters were considered. After conducting the parametric study, an empirical model based on new dimensionless numbers was developed to predict the maximum transverse deflection of plates. Very good overall agreement was obtained between the results of numerical simulations and empirical predictions.