تحليل تجربي و عددي ضربه بر روي ورق خميده دولايه فولاد- پلي اوريا

Experimental and numerical analysis of impact on curved steel polyurea bilayer panels

در اين تحقيق اثر انحناي دولايه فولاد پلي اوريا در مقابل بار ضربه‌اي به‌صورت عددي و تجربي بررسي شده است. در مدل عددي، ورق تك لايه فولادي و دولايه فولاد پلي اوريا در 12 شعاع انحناي مختلف تحت اثر بار ضربه‌اي قرار گرفته و تحليل شده است. براي صحه‌گذاري روش عددي، از مدل تجربي براي سه انحنا از 12 انحناي مورد نظر استفاده شده است. برخورد به‌صورت سقوط آزاد وزنه بوده و ارتفاع پرتاب وزنه 30 سانتي‌متر مي‌باشد. نمونه دو لايه از ورق فولادي اس تي 14 و لايه پليمري از جنس پلي اوريا تشكيل و مورد آزمايش قرار گرفته است. پارامترهاي مهمي مانند تغيير شكل ماندگار دولايه و همچنين تغييرات شتاب ضربه زننده در لحظه شروع برخورد تا زمان توقف كامل قطعه اندازه‌گيري شده‌اند. در روش تجربي شتاب ضربه زننده، توسط سنسور شتاب‌سنج اندازه‌گيري شده و تغيير شكل ماندگار ورق دولايه نيز اندازه گيري شده است. در مدل عددي، تحليل با استفاده از نرم افزار ال اس داينا انجام شده است. نتايج روش تجربي و مدل عددي سازگاري خوبي با يكديگر داشته‌اند لذا نتايج هر دو روش تجربي و عددي تحقيق نشان مي‌دهد با افزايش شعاع انحناي ورق، مقدار حداكثر تغيير شكل ماندگار كاهش يافته ولي شتاب برخورد افزايش مي‌يابد. البته با افزايش بيشتر شعاع ورق (نزديك شدن رفتار قطعه به ورق مسطح) حداكثر شتاب ضربه زننده و همچنين حداكثر تغيير شكل ماندگار، ثابت مي‌مانند.

The impact behavior of steel – polyurea bilayer panel and the effect of curvature is studied numerically and experimental analysis is used for numerical result verification. Numerical analysis for 12 different radius of curvature is performed. On the other hand three radius of curvature is used in experimental analysis. Simple drop weight impact test apparatus is used and the falling weight height is 30 cm. The bilayer samples in three radius of curvature are fabricated and each sample consisted of steel layer and polyurea coating. Two important parameters measured are the maximum plastic deformation of panel and impactor acceleration history. A high speed accelerometer is used for measuring the impactor acceleration in experimental method. Also the permanent plastic deformation is measured with numerical measurement system attached to the drop test apparatus. LSDYNA software is used in numerical analysis and explicit solution is done. The results in numerical method and test (if available) are compared together and show good agreement. The results for all cases show that, increasing the panel radius of curvature will increase impactor acceleration and will decrease plastic deformation of bilayer panel, but if the radius of curvature is increased more and more, then the impactor acceleration will not be increased further and will be nearly constant. On the other hand plastic deformation of the panel will be constant when the panel radius of curvature is increased more