تعيين تنش فشاري مواد فلزي بر اساس تحليل آزمايش ضربه تيلور

Determination of Compressive Stress of Metallic Materials, Based on Taylor Impact Test

در اين مقاله با استفاده از تيوري انتشار امواج تنش پلاستيك، برخورد پرتابه استوانه اي به سطح صلب در آزمايش ضربه تيلور تحليل شده است. در اين روش تحليلي از طرح رفتار ماده جانسون كوك، معادله حالت مي گرونايزن، رابطه كرنش ديناميكي شكست جانسون كوك و معادلات سينماتيكي حركت استفاده شده است. هم چنين، معادلات بقا جرم، انرژي و اندازه حركت در پيشاني موج تنش پلاستيك استخراج شده است. با استفاده از برنامه رايانه اي تهيه شده، معادلات استخراج شده حل و تنش، كرنش، نرخ كرنش، سرعت، طول و شعاع نواحي صلب و تغييرشكل يافته پرتابه محاسبه شده است. نتايج طرح تحليلي با نتايج شبيه سازي المان محدود انجام شده با نرم افزار آباكوس و نتايج تجربي موجود مقايسه شده و ملاحظه شد كه طول و شعاع قسمت تغييرشكل يافته پرتابه و سرعت قسمت صلب پرتابه، هم خواني مناسبي با نتايج تجربي و نتايج شبيه سازي با نرم افزار آباكوس دارد. در پايان، تنش محوري حاصل در پرتابه به‌ صورت تابعي از ابعاد هندسي و ضرايب خواص ماده پرتابه استخراج شده است. با استفاده از روش پيشنهاد شده در اين مقاله، تنش فشاري پرتابه در كرنش هاي پلاستيك مختلف و به صورت تابعي از نرخ كرنش محاسبه شده است.

In this paper based on the plastic stress wave propagation theory, a new analytical model is presented for impact of the cylindrical projectiles on the rigid surface. In this analytical model, Johnson-Cook material behavior equation, Mie–Grueneisen equation of state, Johnson-Cook strain at fracture equation and kinematics equations of motion, are used. Also, the conservation equations of mass, momentum and energy in front of plastic stress wave are determined. For solving the governing equations, a computer program is developed. The values of stress, strain, strain rate, velocity and length and radius of rigid and deformed region of projectile were determined. Using new model proposed in this paper, the compressive stress at different plastic strain and strain rates were determined. The results of the new model have been compared with ABAQUS finite element simulations and available experimental results. It shows that the length and radius of deformed region of projectile predicted by the new model have good agreements with experimental results and ABAQUS FE simulations. Furthermore, the compressive dynamic stress is determined as a function of the final projectile dimensions and material behavior coefficients.