مدل‌سازي فوم‌هاي آلومينيومي جهت جذب ضربه در ساختارهاي چند ‌لايه

Modeling of Aluminum Foams for Impact Absorption in Multilayer Structures

در پژوهش حاضر، شش پيكربندي محافظتي چند‌لايه در نرم‌افزار ABAQUS مدل‌سازي شده است. سه تا از پيكربندي‌ها شامل يك صفحه برخورد فولادي و يك صفحه سراميكي است و در ساير مدل‌ها در ميان اين دو صفحه، يك لايه فوم آلومينيومي توليد شده توسط جهاد دانشگاهي مشهد با ضخامت‌هاي مختلف، لحاظ شده است. برخورد پرتابه‌اي با سرعت مشخص به اين پيكربندي‌ها مطالعه شده تا تأثير حضور فوم آلومينيومي در برخوردهاي با سرعت بالا و جذب انرژي مورد بررسي قرار گيرد. از مدل آسيب جانسون-كوك براي مدل‌سازي رفتار پلاستيك در فولاد (صفحه برخورد و پرتابه) استفاده شده و براي مدل‌سازي رفتار فوم آلومينيومي از مدل فوم ضربه‌پذير له ‌شونده در نرم‌افزار آباكوس استفاده شده است. در پايان مشاهده شد كه پيكربندي داراي فوم آلومينيومي با افزايش جرم 28/4 درصدي، در جذب تنش‌هاي اعمالي به صفحه سراميكي نقش بسزايي داشته و علاوه بر ميرا نمودن تنش‌هاي اعمالي، بيشينه اين تنش‌ها را در مقايسه با ساختار بدون فوم، تا بيش از 50 برابر كاهش داده است.

In this study metal foams are simulated by their mechanical properties with continuum mechanics model. To do so, six multi layered armors were simulated. Three armors consisted of steel/ceramic plates with different thicknesses and other armors had a layered aluminum foam between their layers. A bullet with specified velocity was collided to armors and the Johnson-Cook model was used for the steel plate and bullet and the crushable foam model was used for aluminum foam. The results of the present research showed that the multi layered armor with aluminum foam (28.4 percent overweight) reduced the stress in ceramic plate more than 50 times compared to armors without aluminum foam.