بررسي عددي شكل‌گيري انعكاس ماخ در شكل‌دهي انفجاري آزاد پوسته‌هاي استوانه‌اي بسته

Numerical investigation of formation of Mach reflection in explosive free forming of confinedcylindrical shells

در اين پژوهش ايجاد انعكاس ماخ و تاثير آن در شكل‌دهي انفجاري آزاد پوسته‌هاي استوانه‌اي بسته با استفاده از شبيه‌سازي عددي بررسي شده است. اين پوسته‌ها از آلومينيوم5T-6063 اكسترود شده ساخته شده و نسبت قطر به طول آن‌ها 5/1 است. دو انتهاي پوسته‌ها نيز با اتصال ورق‌هاي صلب بسته شده است. شبيه‌سازي عددي شكل‌گيري انعكاس ماخ و پاسخ پلاستيك پوستهبا استفاده از هيدروكد اتوداين و با گسسته‌سازي لاگرانژي-اويلري كوپل شده انجام شد. شكل‌گيري انعكاس ماخ بر روي ورق‌هاي انتهايي مشاهده و مشخص شد كه فشار ايجاد شده در ناحيه‌اي كه ماخ استم به آن برخورد كرده است، بسيار بيشتر از ديگر نواحي است. اين موضوع موجب ايجاد پارگي موضعي در محل اتصال پوسته به ورق‌ها، پيش از انجام فرايند شكل‌دهي مي‌گردد. مقايسه بيشينه تغييرشكلبه دست آمده از اين تحقيق با نتايج آزمايش‌هاي انجام شده در آزمايشگاه مكانيك انفجار دانشگاه صنعتي خواجه نصيرالدين طوسي نشان داد كه همگرايي ميان نتايج تجربي و عددي بيش از 93% است. همچنين با توجه به پيچيدگي‌هاي مربوط به انعكاس وتداخل امواج انفجار، شبيه‌سازي به روش لاگرانژي-اويلري كوپل شده روش مناسبي براي بررسي مسايل انفجار داخلي است. علاوه بر آن حالات واماندگي نيز با استفاده از نرم‌افزار المان محدود آباكوس شبيه‌سازي و توافق خوبي با آزمايش‌ها مشاهده شد.

In this research, a Mach reflection and its effect on explosive free forming of confined cylindrical shells are studied numerically. This shells were manufactured from extruded 6063-T5 Aluminum alloy. The diameter of shell was 1.5 times larger than its length. Its ends were sealed with rigid sheets. The simulation of formation of Mach reflection and plastic response of shell were done with Autodyne hydrocode and coupled Lagrangian-Eulrian spatial discretization. Formation of Mach reflection occurred on end plates. It is observed that the generated pressure in an area that is affected by Mach stem is higher than elsewhere. This phenomena causes rupture in boundaries area of shell to plate connections, before forming process. The maximum of transverse deformation that obtained from this study compared with experimental results which done in explosion mechanic laboratory in K. N. Toosi university of technology. The experimental and numerical results shows more than 93% agreement. Meanwhile, because of blast waves reflection and interaction of waves, coupled Lagrangian-Eulrian method is suitable method for investigation of internal explosion problems. In addition failure modes was simulated with finite element software Abaqus and good agreement was found between the results.