بررسي رفتار سازه هاي فلزي دو لايه هم جنس و غيرهم جنس تحت بارگذاري ضربه سرعت پايين

Low-speed impact behavior of two-layer similar and dissimilar metal laminate structures

در تحقيق حاضر رفتار مكانيكي سازه هاي فلزي دو لايه تحت بارگذاري ضربه اي سرعت پايين بصورت آزمايشگاهي و عددي مورد بررسي قرار گرفته است. آزمايشات تجربي براي اعتبارسنجي نتايج مدسازي عددي استفاده شده است. سپس با استفاده از مدلسازي عددي، رفتار سازه هاي متورق بطور مفصل مورد بررسي قرار گرفته است. سازه هاي فلزي چند لايه بسته به جنس مادي لايه‌هاي آنها تحت بارگذاري ضربه‌اي مي‌توانند رفتار متفاوتي از خود نشان دهند. لايه هاي فلزي از چهار جنس‌ پركاربرد در اين صنعت انتخاب شده اند و تمامي لايه‌چيني هاي ممكن در يك سازه ي دو لايه اي مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج حاكي از آنست كه در بين سازه هاي چندلايه با جنس لايه‌هاي يكسان، سازه فولادي بيشترين نيروي تماسي و كمترين مدت زمان تماس را دارا مي‌باشد. درصورتيكه سازه سربي بيشترين مقدار جابجايي ماكزيمم و بيشترين مقدار انرژي اتلافي را نشان مي‌دهد. در سازه‌هاي غيرهم‌جنس اگر لايه‌اي كه در مقابل ضربه قرار مي گيرد از آلومينيوم 6061-T6 باشد، بيشترين نيروي تماسي زماني اتفاق مي افتد كه لايه ي دوم از فولاد باشد و بيشترين جابجايي زماني اتفاق مي افتد كه لايه ي دوم از سرب باشد. ميانگين نتايج خروجي نيروي تماسي، براي سازه هايي كه لايه ي فولادي در برابر ضربه قرار گرفته است، بيشترين مقدار را نشان مي دهد. بيشترين ميزان ميانگين فرورفتگي نيز متعلق به سازه هايي است كه لايه سربي در برابر ضربه قرار گرفته است. نتايج بدست آمده در اين تحقيق به طراح كمك مي‌كند تا بهترين لايه-چيني را با توجه به هدف طراحي تعيين كند. نتايج مدلسازي اجزاي محدود با نتايج آزمايشگاهي و همچنين نتايج ديگر محققين قرابت خوبي داشته‌اند.

Mechanical behavior of two-layer metal laminate structures under low-speed impact loading was investigated experimentally and numerically. The experimental results were just used for validation of numerical results. Then numerical modeling was used to study the behavior of metal laminates in details. The mechanical behavior of the metal laminate structures under impact loading was found to be dependent on the material substance of the layers. The metal layers were made of four common materials used in the industry. Results showed that the maximum amount of contact force and minimum amount of contact duration for the metal laminate structures with similar metal layers were obtained when the layers were made of steel. Whereas, the maximum amount of displacement and dissipated energy were achieved for the structure with lead layers. For the structures in which the first metal layer was Al-6061T6, the maximum contact force obtained when the second metal layer was made of steel; and the maximum displacement occurred when the second metal layer was made of lead. It was found that the maximum mean amount of contact force belonged to the structures with first metal layer of steel and the maximum mean amount of displacement belonged to the structures with the first metal layer of lead. The finite element analysis results were in good agreement with the experimental results and also with the other researcher’s results.