پاسخ ورق يك‌سرگيردار چند لايه مركب با لايه‌هاي فلزي (FML) تحت ضربه عرضي با سرعت پايين به روش تحليلي- عددي

Response of cantilever fiber metal laminate (FML) plates using an analytical-numerical method

در مقاله حاضر، اثر بار ضربه اي عرضي با سرعت پايين يك جرم كوچك و بزرگ بر روي رفتار ديناميكي يك ورق كامپوزيتي يك‌سرگيردار چندلايه با لايه فلزي (FML) به روش حل تحليلي- عددي مطالعه شده است. رفتار متقابل بين ضربه‌زننده با ورق كامپوزيتي به كمك يك سيستم دو درجه آزادي جرم- فنر و با استفاده از نرم‌افزار المان محدود آباكوس مدل‌سازي شده است. تابع نيروي برخورد به صورت تحليلي محاسبه و سپس پاسخ آن توسط نرم‌افزار المان محدود محاسبه شده است. صحت نتايج بدست آمده با تحقيقات پيشين مقايسه و تاييد شده است. نتايج نشان داده است كه اگر يك جرم كوچك به يك ورق FML با شرايط مرزي يك‌سرگيردار يا تكيه‌گاه ساده برخورد كند، پارامترهايي مانند جرم و سرعت ضربه‌زننده، جرم ورق (هدف)، زاويه چيدمان الياف و فركانس طبيعي ورق تاثير چنداني در نيروي تماسي يا خيز سازه ندارند. در حالي كه براي ضربه‌زننده با جرم بزرگ اين چنين نيست و پارامترهاي فوق بر روي رفتار ديناميكي سازه تاثير زيادي خواهند داشت.

In this paper, the effect of low-velocity lateral impact of a small and large mass on dynamic response of a cantilever fiber metal laminate (FML) composite plate is studied using an analytical-numerical method. The interaction between the impactor and the FML plate is modeled using a two degrees-of-freedom system consisting of springs-masses and finite element software (ABAQUS). The impact force function is determined analytically and then the response is computed using the finite element software. The correctness of the obtained results is compared and verified with the previous studies. The results indicate that if a small mass is impacted on a FML plate having cantilever or simply supports, parameters like the mass and velocity of the impactor, mass of the plate (target), orientation of composite fibers and the natural frequency of plate have nearly no effect on impact force and plate deflection. Whereas, for a large mass impactor, the same parameters have significant effect on the dynamic behavior of the plate.