تحليل عددي سه‌بعدي ضربه‌ كم‌سرعت بر صفحات ساندويچي مستطيلي با رويه‌هاي چندلايه فلز- الياف

3D Numerical Analysis of Low-Velocity Impact of Rectangular Sandwich Plates with FML Face Sheets

در اين مقاله به تحليل عددي سه‌ بعدي ضربه‌ كم‌سرعت بر صفحات ساندويچي مستطيلي با رويه‌هاي چندلايه فلز- الياف پرداخته ‌شده و تاثير جنس الياف، جنس فلز در رويه ‌ها، انرژي ضربه ‌زننده، ضربه خارج از مركز و پيش‌تنش دو محوري صفحه‌اي در پاسخ سازه مورد بررسي قرار گرفته است. براي اين منظور، بجاي استفاده از نظريه‌هاي تقريبي ورق، از شبيه‌سازي سه ‌بعدي ضربه در نرم ‌افزار آباكوس براي استخراج پاسخ ‌هاي ضربه بر پايه نظريه الاستيسيته سه ‌بعدي استفاده گرديده است. براي صحت‌سنجي، نتايج عددي با نتايج تجربي ارايه شده در مرجع ديگر مقايسه گرديده و صحت مدل عددي مورد تاييد قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌دهند كه در حالت ضربه خارج از مركز و در حالت پيش‌تنش دو محوري كششي به دليل كاهش آزادي حركت كلي ورق، نيروي تماسي و ميزان انرژي جذب ‌شده توسط سازه افزايش مي‌يابد كه نتيجه آن افزايش احتمال آسيب پديد آمده است. همچنين با تحليل هم ‌زمان ضربه خارج از مركز تحت پيش ‌بار دو بعدي، مشخص شد كه اثر پيش‌بار داراي تابعيت مكاني است به‌گونه‌اي كه بيش‌ترين اثر پيش ‌بار در مركز رخ مي‌دهد و هر چه از مركز دور و به تكيه‌گاه‌ها نزديك‌تر مي‌شويم از اثر پيش‌بار كاسته مي‌شود.

In the present paper, three-dimensional numerical analysis of low-velocity impact of rectangular sandwich plates with fiber metal laminate (FML) face sheets is investigated. In contrast to the available models which have used the approximate plate theories, a 3D finite element simulation is utilized for extracting the impact responses based on the elasticity theory. Finally, the effects of different parameters such as fiber type, metal type, indenter energy, eccentricity and the in-plane preloads on the impact responses of the structure are investigated. Numerical results are compared with the experimental data presented in the literature and the numerical model is verified. The simulation results showed that in the cases of the eccentric impact and presence of the tensile preloads, the contact force increases due to the less movability of the impacted point of the plate; a fact that may lead to higher damages.