مطالعه تجربي، تحليلي و شبيه سازي ضربه سرعت پايين بر روي چندلايه هاي فلز الياف تقويت شده با ذرات نانو

دكتري تخصصي

امروزه كاربرد چندلايه¬هاي فلز-الياف باتوجه به خواص مكانيكي برجسته¬اي كه دارند در صنايع مختلفي همچون هوا فضا، خودروسازي، عمران و معدن به طور چشمگيري افزايش يافته است. از آنجا كه اين سازه¬ها معمولا در كاربردهاي مختلف، به طور وسيع در معرض بارهاي ضربه قرار مي¬گيرند، در اين پژوهش رفتار چندلايه¬هاي فلز – الياف تقويت شده با نانو مواد در برابر ضربه سرعت پايين - كه تاكنون تحقيقي در مورد آنها صورت نگرفته است به سه روش تجربي، تحليلي و نرم افزاري مورد مطالعه قرار گرفته است. در قسمت تجربي با انجام تست هاي سقوط وزنه، رفتار ديناميكي چندلايه¬هاي GLARE3-2/1 در برابر ضربه سرعت پايين مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمايش هاي انجام شده بر روي دو نوع نمونه ساده و تقويت شده با نانوالياف نايلون۶۶، در پنج سطح انرژي جنبشي متفاوت صورت گرفته است. براي ساخت نمونه¬هاي تقويت شده از نانو الياف بدست آمده از روش الكتروريسي استفاده شده است. پس از انجام آزمايش¬هاي مذكور و برش نمونه¬ها و صيقل دادن آنها، با استفاده از ميكروسكوپ نمونه¬هاي آزمايش شده مورد بازبيني و بررسي قرار گرفته¬¬اند. در بخش تحليلي معادلات حاكم بر مساله با استفاده از اصل هميلتون بر مبناي تئوري برشي مرتبه بالا به گونه اي توسعه داده شده اند كه قابليت حل مسائل گوناگون با هرنوع شكل هندسي و شرايط مرزي دلخواه را دارد. سپس معادلات استخراج شده با استفاده از روش ريتز و رانگ-كوتا ساده سازي و حل گرديده اند. پس از صحت سنجي مدل تحليلي ارائه شده با استفاده از نتايج تجربي، تاثير پارامترهاي مختلفي همچون سرعت اوليه، قطر و جرم پرتابه، نيروهاي حرارتي ناشي از تغييرات دما، شرايط مرزي چندلايه و همچنين تاثير نانو ذرات بر رفتار ديناميكي GLARE بررسي شده است. در بخش عددي، با استفاده از نرم افزار LS-DYNA پديده نفوذ در چندلايه¬هاي GLARE شبيه سازي شده است. پس از مقايسه نتايج مدل شبيه¬سازي شده با نتايج تجربي، تطابق قابل قبولي بين نتايج مشاهده گرديد به طوريكه خطاي كمتر از پنج درصد در مقدار ماكزيمم نيروي تماس بدست آمده از هر دو روش ملاحظه گرديد. پس از اعتبارسنجي نتايج، تاثير آرايش لايه چيني الياف، تعداد و محل حضور نانوالياف و همچنين شكل هندسي پرتابه بررسي شده است. واژه‌هاي كليدي: چندلايه هاي فلز-الياف،GLARE3-2/1، ضربه سرعت پايين، نانوالياف نايلون-66، روش الكتروريسي، شكل هندسي و شرايط مرزي دلخواه، نرم افزار LS-DYNA.

190802

دانشگاه علم و صنعت ايران

مكانيك

دكتر حسين بيسادي