تحلیل ضربه سرعت پایین پنل‌های متا- ساندویچی با هسته‌های مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

مجتمع دانشگاهی علوم و فناوری هوادریا،دانشگاه صنعتی مالک اشتر،شیراز،ایران

چکیده

کف شناورها و قایق‌های پرنده بایستی با وجود سبک وزن بودن در مقابل بارهای ضربه‌ای نظیر ضربه سرعت پایین نیز مستحکم باشند. در مقاله حاضر، به بررسی رفتار دینامیکی ساختار پنل‌های متا- ساندویچی با هسته های مختلف تحت بارگذاری ضربه سرعت پایین به روش تحلیلی وعددی خواهیم پرداخت. چهار نمونه هسته مختلف شامل لانه زنبوری، آگزتیک، مربعی و مثلثی از جنس پلی لاکتیک اسید تحت ضربه، یک پرتابه نیم کروی فولادی با شعاع 15 میلی متر با شرایط مرزی ثابت مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار متقابل بین ضربه زننده با پنل متا- ساندویچ به کمک یک سیستم دو درجه آزادی جرم و فنر با استفاده از نرم افزار المان محدود همانند انسیس ورک بنچ مدلسازی شده است. بیشترین نیروی تماسی برخورد نیز به صورت تحلیلی و عددی با یکدیگر مقایسه می‌گردد و نتایج نشان دهنده تطابق خوبی میان این دو روش است. با توجه به اهمیت پارامترهای مؤثر در پاسخ دینامیکی ساختار پنل‌های ساندویچی اثر برخی پارامترها شامل سرعت و جرم ضربه زننده بر روی بیشترین نیروی تماسی برخورد، بیشترین جابه جایی و بیشترین تنش فون میسز به صورت عددی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده این نکته است که اثرات سرعت ضربه زننده عامل مهم‌تری در افزایش وکاهش نیروی تماسی، جابه جایی، تنش فون میسز و زمان اعمال ضربه نسبت به جرم ضربه زننده است. در انتها نیز با مقایسه هسته‌های مختلف ارائه شده در این مقاله با یکدیگر، هسته آگزتیک برترین هسته از میان سایر هسته ها معرفی می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Low velocity impact analysis of meta-sandwich panels with different cores

نویسندگان [English]

  • Mitra Ghavanloo
  • Ali Abdollahifar
Faculty of Naval Aviation, Malek- Ashtar University of Technology, Shiraz ,Iran
چکیده [English]

The bottom of floats and flying boat should be strong against impact loads such as low velocity impact despite being light weight. In this article, we will investigate the dynamic behavior of the structure of meta-sandwich panels with different cores under low velocity impact loading using analytical and numerical methods. Four different core samples including honeycomb, auxetic, square and triangular made of polylactic acid under impact, a hemispherical steel projectile with a radius of 15 mm with fixed boundary conditions have been investigated. The interaction between the impactor and the meta-sandwich panel has been modeled using a two-degree-of-freedom mass and spring system using finite element software such as ANSYS Workbench. The maximum impact contact force is also analytically and numerically compared with each other and the results show a good match between these two methods. Considering the importance of the effective parameters in the dynamic response of the sandwich panel structure, the effect of some parameters, including the velocity and mass of the impactor, on the maximum contact force, the maximum displacement and the maximum Von Mises stress were numerically investigated and evaluated. The results show that impactor velocity effects are a more important factor in increasing and decreasing contact force, displacement, Von Mises stress and impact time compared to impactor mass. In the end, by comparing the different cores presented in this article, the auxetic core is introduced as the best core among other cores.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Meta-sandwich panels
  • mechanical metamaterials
  • finite element method
  • low velocity impact