علوم و فناوری کامپوزیت

حساسیت رفتار مکانیکی سازه‌های چندلایه فلزی به مکان تغییرات خواص مادی در بارگذاری ضربه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

2 کارشناسی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

3 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران

چکیده

استفاده از مواد فلزی با جنس‌های متفاوت در سازه‌های فلزی چندلایه، امکان طراحی سازه‌هایی با رفتار مکانیکی مناسب را فراهم می‌آورد. بنابراین بررسی اثر تغییرات پارامترهای مادی لایه‌های فلزی به منظور بهینه‌سازی رفتار ضربه‌ای این سازه‌ها ضروری به نظر می‌رسد. در این مقاله با استفاده از یک مدل المان محدود، رفتار الاستوپلاستیک سازه‌های فلزی چندلایه تحت بارگذاری ضربه‌ای سرعت پائین، بصورت خروجی‌هایی شامل نیروی تماسی، جابجایی عرضی، انرژی کرنشی الاستیک و پلاستیک و همچنین انرژی جنبشی ضربه‌زننده ارزیابی شده است. آلومینیوم 6061 به عنوان ماده پایه‌ی لایه‌های فلزی انتخاب شده و مواد فرضی دیگری که تنها در میزان تنش تسلیم یا مدول الاستیسیته با ماده‌ی پایه متفاوتند، جهت اعمال تغییرات خواص مادی در نظر گرفته شده‌اند. چیدمان های مختلفی از فلز پایه و مواد فرضی انتخاب شده‌اند تا علاوه بر مشاهده‌ی اثر تغییر خواص مادی بر رفتار مکانیکی، موقعیت مکانی این تغییرات در لایه‌های مختلف نیز مقایسه گردد. نتایج مطالعات نشان می‌دهد که اثر خمش در لایه‌ی ابتدایی و انتهایی موجب حساسیت بیشتر رفتار سازه به تغییرات خواص این لایه‌ها نسبت به لایه‌ی میانی می‌شود. از سوی دیگر اثر تغییرشکل‌های موضعی در لایه‌ی ابتدایی، باعث شدت بیشتر تغییرات رفتار سازه در آن نسبت به لایه‌ی انتهایی می‌گردد. نتایج مدل‌سازی حاضر با نتایج آزمایشگاهی و عددی مقایسه شده و انطباق خوبی بین آنها مشاهده شد

کلیدواژه‌ها

مراجع
[1]    Johnson, W. S. and Stratton, J. M.: Effective remote stresses and stress intensity factors for an adhesive bonded multi-ply laminate. Engineering Fracture Mechanics, vol. 9, no. 2, 1977, pp. 411-421.
[2]    Sinke, J. S. and Johansson, A. H.: Fatigue and Damage Tolerance Aspects of Metal Laminates.  in: Bos, M. J. ICAF 2009, Bridging the Gap between Theory and Operational Practice, Eds., pp. 585-599: Springer Netherlands, 2009.
[3]    Katnam, K. B., et al.: The Static Failure of Adhesively Bonded Metal Laminate Structures: A Cohesive  Zone  Approach.  Journal  of  Adhesion  Science  and  Technology,  2011,  25(10),  p. 1131-1157.
[4]    Katnam, K. B., et al.:  Static and Fatigue Failures of Adhesively Bonded Laminate Joints in Moist Environments. International Journal of Damage Mechanics, 2011.
[5]    Lanciotti,  A.  and  Polese, C.:  Fatigue  Properties  of  Monolithic  and  Metal-laminated Aluminium Open-hole Specimens. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures,2008 , 31(10), p. 911-917.
[6]    Sinke, J. and Johansson, S.A.H.: Fatigue and Damage Tolerance Aspects of Metal Laminates. in ICAF 2009, Bridging the Gap between Theory and Operational Practice, Bos, M.J. Editor, 2009  Springer Netherlands, p. 585-599.
[7]    Crouch, I.: Adhesively-bonded Aluminium Laminates - Their Future as Energy-absorbing, Structural Materials. in Conference on New Materials and Processes for Mechanical Design (1988 : Brisbane, Qld.), Barton, ACT, 1988, pp. 21-26. English
[8]    Pacchione, M. and Hombergsmeier, E.: Hybrid Metal Laminates for Low Weight Fuselage Structures.  in: S. Pantelakis, C. Rodopoulos, Engineering Against Fracture, Eds., pp. 41-57: Springer Netherlands, 2009.
[9]    Tekyeh-Marouf, B. Bagheri, R. and Mahmudi, R.: Effects of number of layers and adhesive ductility on impact behavior of laminates. Materials Letters, Vol. 58, No. 22–23, pp. 2721-2724, 2004.
[10]  Apalak,M. K. and Yildirim, M.: Effect of Adhesive Thickness on Transverse Low-Speed Impact Behavior of Adhesively Bonded Similar and Dissimilar Clamped Plates. Journal of Adhesion Science and Technology, Vol. 25, No. 19, pp. 2587-2613, 2011/01/01, 2011.
[11]  Khorshidi, K.: Elasto-Plastic Response of Impacted Moderatly Thick Rectangular Plates with Different Boundary Conditions. Procedia Engineering, Vol. 10, No. 0, pp. 1742-1747, 2011.
[12]  Raviraj, S. Laxmikant, K. Pai, R. and Rao, S. S.: Finite Element Modeling of Stress Distribution in the Cutting Path in Machining of Discontinuously Reinforced Aluminium Composites, 2008.
[13]  Rincon, L. F. T.: Analysis and Performance of Adhesively Bonded Crush Tube Structures. Master of Applied Science Thesis, University of Waterloo, 2012.
[14]  Yildirim, M. and Apalak, M. K.: Transverse Low-Speed Impact Behavior of Adhesively Bonded Similar and Dissimilar Clamped Plates. Journal of Adhesion Science and Technology, Vol. 25, No. 1-3, pp. 69-91, 2011/01/01, 2011.
علوم و فناوری کامپوزیت
دوره 1، شماره 1 - شماره پیاپی 1
آبان 1393
صفحه 23-33
فایل ها
هم رسانی
ارجاع به این مقاله
آمار