بررسي عدديو تجربي نفوذ پرتابه با سرعت بالا در كامپوزيت هاي مشبك استوانه اي

Numerical and experimental analyses projectile penetration in grid cylindrical composite structures under high velocity Impact

به دليل افزايش بسيار زياد توان محاسباتي در سال هاي اخير، شبيه سازي هاي عددي به دليل در نظر گرفتن مكانيزم هاي مختلف و پيچيده شكست، بيشترين سهم در طراحي سازه هاي كامپوزيتي را از آن خود كرده اند. با اين حال مدل‌سازي دقيق و سه بعدي آسيب هاي ناشي از پديده ضربه هنوز هم به عنوان چالشي جدي مطرح مي باشد. در تحقيق حاضر از پيشرفته ترين روش مدل سازي المان محدود كامپوزيت ها (آباكوس - اكسپليسيت (صريح) )، جهت تعيين رفتارسازه-هاي مشبك استوانه اي كامپوزيتي،هنگاميكه تحت برخورد قرار مي گيرند،استفاده شده است. بدينمنظور براي مدل‌سازي پوسته وتقويت كننده هاازالمان هاي جامد سه -بعدي وجهت تعيين رفتارماده،ازمدل مادي وي يومت برمبناي معيارهاي آسيب پاك و هاشين(سه بعدي) استفاده شد. به دليل عدم وجود معيارهاي ذكرشده درنسخه-هاي تجاري نرم افزار واهميت درنظرگرفتن چنين آسيب-هايي درمدل‌سازي عددي،معيارهاي مذكور بااستفاده از كدنويسي در محيط نرم-افزارفرترن نوشته شدندوبه اين شكل تحليل پديده نفوذدرسازه-هاي كامپوزيتي كه باالمان هاي جامد سه بعدي مدل شده اند به قابليت نرم-افزاراضافه گرديد. نمودارهاي تغييرات سرعت و نيروي پرتابه، گستردگي سطح خرابي و مكانيزم هاي مختلف شكست به عنوان نتايج گزارش شده اند. در اين تحقيق به منظور اعتبار سنجي مدل از آزمون هاي تجربي استفاده شد. نتايج حاصل از شبيه سازي توافق بسيار خوبي را با نتايج تجربي نشان مي دهند.

In this investigation, kinked crack path of friction stir Cu-Al7075-T6 alloy welded joints in four-point bending test conditions has been studied as well as the fatigue lifetime of the welded joints, numerically and experimentally. To do so, four-point bending and fatigue tests of welded specimens have been carried out and the experimental fatigue test data and the kinked crack angles in bending tests have been extracted. Maximum Tangential Stress (MTS) and (KII)min criteria have been used for estimating the kinked crack angles, and Paris law has been applied to predict fatigue crack propagation life of the welded specimens. Functionally graded materials concept has been employed for determining mechanical properties of different regions of welded joints. To do so, the mechanical properties of the weld region such as Youngʹs Modulus and Poissonʹs ratio have been considered to be linear functions of the positions of the weld region points. It has been shown that, when the original notch is close to the material with the higher fracture toughness (Copper), the kinked crack angle becomes smaller. The results show good agreement between the experimental data and numerical estimations.