بررسي تجربي و عددي وارونگي داخلي پوسته هاي استوانه‌اي فلزي تحت ضربه محوري

Experimental and numerical investigation of internal inversion of metallic cylindrical shells under axial impact

مقاله‌ حاضر به بررسي تجربي و عددي فرآيند وارونگي داخلي پوسته‌هاي استوانه‌اي فلزي تحت بارگذاري محوري ديناميكي مي‌پردازد. تست‌هاي تجربي بر روي پوسته‌هايي از جنس فولاد در دستگاه پرتابگر گازي انجام شده و با استفاده از سيستم اندازه گيري بارهاي ضربه اي، نيروي لازم براي وارونگي داخلي بدست آورده مي شود. همچنين تحليل عددي نيز با استفاده از نرم‌افزار المان محدود آباكوس انجام گرفته و دقت اين مدل ها با نتايج تجربي سنجيده شده است. در اين مقاله پارامترهاي هندسي قالب و پوسته ها ثابت در نظر گرفته شده و تاثير سرعت و جرم پرتابه بر ميزان كوتاه شدگي و جذب انرژي پوسته هايي كه در فرآيند وارونگي داخلي تحت ضربه محوري قرار گرفته اند، مورد بررسي قرار مي گيرد. بدين منظور پرتابه با سرعت ها و جرم هاي مختلف به سمت نمونه پرتاب مي شود. مشاهده مي شود كه در صورت ثابت ماندن جرم پرتابه، افزايش سرعت تاثير چنداني بر نيروي ثابت وارونگي نداشته و تنها ميزان جابه جايي پوسته را افزايش مي دهد اما اگر سرعت پرتابه ثابت بماند، افزايش جرم پرتابه علاوه بر افزايش جابه جايي پوسته، منجر به افزايش نيروي ثابت وارونگي مي گردد. مقايسه نتايج بدست آمده از تست هاي آزمايشگاهي و شبيه سازي هاي عددي، تطابق خوبي را بين آن ها نشان مي دهد.

In this paper, the internal inversion process of metallic cylindrical shells under dynamic axial loading is investigated experimentally and numerically. Experimental tests are performed on the steel tubes in a gas gun and the required force for internal inversion is obtained using the measurement system of impact loadings. Also, numerical analysis is carried out by the finite element software ABAQUS and the accuracy of simulated models is validated with the experimental results. In this paper, all geometrical properties of the tubes and die are assumed to be constant and the effect of the projectile mass and velocity is investigated on the shortening and energy absorption of the tubes which are affected by axial impact in the internal inversion process. Therefore the projectile is shot directly to the specimen with different masses and velocities. It is observed that if the projectile mass remains constant, increased impact velocity has almost no effect on the constant inversion load and just increases the tube displacement but if the impact velocity remains constant, increasing the amount of projectile mass causes increase in the constant inversion load besides increased tube displacement. Comparing the results of numerical simulations with the experimental results shows a good agreement between them.