بررسی عددی و تجربی خیز چندلایه های کامپوزیتی ناشی از ضربه سقوط آزاد پرتابه های مختلف

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

دوره 33، شماره 2 - شماره پیاپی 26، اسفند 1400، صفحه 41-54   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2022.74339.1078

نویسندگان

محمدجواد رمضانی¹؛ میثم محمدی^{* 2}

¹گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ولی عصر (عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران

²عضو هیات علمی/ گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ولی عصر رفسنجان

چکیده

در پژوهش حاضر اثر شکل پرتابه‌های مختلف بر پاسخ و خیز چند لایه‌های تقویت شده با الیاف شیشه و کربن به روش تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. هشت نمونه از ورق‌های شش لایه کامپوزیتی به ابعاد 25×25 سانتی متر با الیاف شیشه و کربن و رزین اپوکسی 3001 تحت تست ضربه سرعت پایین قرار گرفته اند. همچنین از پرتابه‌های کروی و نیمه کروی فولادی با جرم 680 گرم و قطر 55 میلی متر استفاده شده است. ارتفاع سقوط آزاد پرتابه ها 1 و 5/1 متر در نظر گرفته شده است که منجر به ایجاد انرژی ضربه معادل 7/6 و 10 ژول شده است. برای حل عددی از بسته اجزاء محدود ANSYS و LS-DYNA استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که بیشینه خیز در مرکز ورق برای هر دو نمونه کامپوزیتی تقویت شده با الیاف شیشه و کربن با پرتابه کروی رخ می دهد. همچنین مشاهده شد که خیز ورق های کامپوزیت تقویت شده با الیاف شیشه و کربن در اثر برخورد پرتابه نیمه کروی از ارتفاع 1 متر به ترتیب 3/34% و 7/18% در مقایسه با برخورد پرتابه کروی کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها

ضربه سرعت پایین؛ خیز ورق؛ کامپوزیت تقویت شده با الیاف شیشه؛ کامپوزیت تقویت شده با الیاف کربن؛ حل عددی

مراجع

1. Ahmad, F., Abbassi, F., Park, M. K., Jung, J. W., and Hong, J. W., "Finite Element Analysis for the Evaluation of the Low-Velocity Impact Response of a Composite Plate", Advanced Composite Materials, (2018).
2. Davar, A., Azarafza, R., and Faraji, J., "Experimental and Numerical Analysis of Low-Velocity Impact on Composite Sandwich Panels with Grid Stiffened Core", Journal of Science and Technology Composite, 6, Pp. 615-626, (in Persian) , (2020).
3. Seifoori, S., and M., "Analytical And Numerical Study Of Composite Plates Under Impact Loading At Low Velocity With Different Strikers", Modares Mechanical Engineering Vol. 18, Pp. 53-60, (in Persian), (2018).
4. Ghayoomi Mohammadi, M. M. A., Yousefi, A., Ahmadi, J., and Najafabadi, M., "AE- Based Damage Investigation in Composite Laminates under Low-Velocity Impact Tests", Modares Mechanical Engineering, 17, Pp. 91-100, (in Persian) , (2017).
5. Yalkın, H. E., Karakuzu, R., and Alpyıldız, T., "Experimental and Numerical Behaviors of GFRP Laminates under Low Velocity Impact", Journal of Composite Materials, Vol. 54, Pp.2999-3007, (2020).
6. Shetty, H., Sethuram, D., Rammohan, B., and Budarapu, P. R., "Low-Velocity Impact Studies on GFRP and Hybrid Composite Structures", International Journal of Advances in Engineering Sciences and Applied Mathematics, Vol. 12, Pp.125-141, (2020.)
7. Li, Z., Ameri, A. A., Hazell, P. J., Khennane, A., Escobedo-Diaz, J. P., Aryal, B., and Wang, H., "Effects of Impactor Mass on the Low-Velocity Impact Behaviour of Thick GFRP Pultruded Laminates", Construction and Building Materials, Vol. 279, Pp.122491, (2021).
8. Seifoori, S., Parrany, A. M., and Mirzarahmani, S., "Impact Damage Detection in CFRP and GFRP Curved Composite Laminates Subjected to Low-Velocity Impacts", Composite Structures, Vol. 261, Pp.113278, (2021).
9. Azhdari, S., Fakhreddini-Najafabadi S., and Taheri-Behrooz, F., "An Experimental and Numerical Investigation on Low Velocity Impact Response of GLAREs", Composite Structures, 271, Pp. 114-123, (2021).
10. Megeri, S., and Naik, G. N., "Numerical Studies of the Low Velocity Impact Behaviour on Hybrid Fiber Metal Laminates", Materials Today: Proceedings, 44, Pp. 1860-1864, (2021).
11. Hosseini, S. H., Shariyat, M., and Ghajar, R., "Numerical Simulation of Low-Velocity Impact of Rectangular Composite Plates with Embedded SMA Strips", Considering the Instantaneous Local Phase Changes, Journal of Energetic Materials, 10, Pp. 53 (2015).