بررسی تجربی جذب انرژی ورق های فولادی انحنادار تحت بارگذاری ضربه‌ای و تاثیر لچکی روی تغییرشکل نمونه‌ها

نوع مقاله : مقاله مکانیک

نویسندگان

1 گروه عمران دانشگاه لرستان

2 دانشگاه لرستان گروه مکانیک

چکیده

ورق‌های فولادی در صنایع مختلف مانند خودروسازی، هوافضا، تانکرهای حمل و نگهداری سوخت و پایه پل‌های فلزی، اسکله‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد و مسئله ضربه و نفوذ در ورق‌های فولادی و همچنین جذب انرژی محور اصلی پژوهش‌های زیادی بوده است. در این تحقیق، بررسی آزمایشگاهی روی ورق‌های فولادی تخت و انحناء‌دار و همچنین تقویت شده بوسیله سخت‌کننده‌های عمود بر صفحه ورق، تحت اثر ضربه ناشی از سقوط آزاد وزنه مورد بررسی قرار می‌گیرد. ورق‌های فولادی از جنس 12ST و با ابعاد x 1200 x 220 میلیمتر می‌باشد، که در یک جهت بوسیله فیکسچر مقید شده و در سمت دیگر آزاد است. جنس و ضخامت لچکی مورد استفاده نیز همانند ورق و دارای پهنای 2 سانتی متر می‌باشد. پارامترهای مورد ارزیابی پژوهش شامل مقدار شتاب ضربه بر روی ورق، میزان تغییرشکل ماندگار و مقدار جذب انرژی برای ورق‌های تخت و انحنادار ساده و با سخت‌کننده می‌باشد. نتایج برای ورق‌های با شعاع انحناهای تخت، 300 و 110 میلیمتر نشان می‌دهد که استفاده از سخت‌کننده موجب افزایش شتاب وارده به ورق در حدود 7، 5 و 38 و همچنین کاهش قابل توجه تغییرشکل ماندگار ورق در حدود 0.5 ، 1 و 1.5 برابر می‌باشد. مقدار انرژی جذب شده توسط ورقهای تقویت شده اندکی کمتر از ورق‌های ساده است. با توجه به نتایج، ورق با شعاع انحنای 110 میلیمتر با لچکی دارای عملکرد بهتری نسبت به بقیه ورق‌ها می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Studies on Energy Absorption of Curved Steel Sheets under Impact Loading and the Effect of Pendentive on the Deformation of Samples

نویسندگان [English]

  • Seyed Amir Mousavizadeh 1
  • Mojtaba Hosseini 1
  • hossein hatami 2
1 Civil Engineering Lorestan University
2 Lorestan University
چکیده [English]

Steel sheets are used in various industries such as automotive, aerospace, fuel transport and storage tanks, metal bridges. The issue of impact and penetration in steel sheets has been the main focus of many studies. In this study, laboratory studies of flat and curved steel sheets, as well as reinforced by hardening perpendicular to sheet plate. Under the influence of impact caused by the free fall of the weights are examined. In this study, three radii of infinite curvature (flat sheet), 300 mm and 110 mm were used. This study was conducted for three levels of impact energy (three free fall crashes). Steel sheets used are steel st.12 with dimensions of 220 * 200 mm and 1 mm thicken, fastened in one direction by the fixture and is free on the other side. The material and thickness of the pendentive used are similar to the sheet and have a width of 2 cm. The results also show that the use of hardening causes a slight increase in the acceleration of the sheet and a significant reduction in its permanent deformation. The amount of energy absorbed by the reinforced sheets is slightly less than that of plain sheets. In this research, the sheet with a curvature radius of 110 mm with a pendentive has a better performance than the rest of the sheets.

کلیدواژه‌ها [English]

  • steel sheet
  • Pendentive
  • drop hammer
  • Deformation
  • Impact acceleration
 
[1] A. Bidi, Gh. Liaghat, and Gh. Rahimi., “Experimental and numerical analysis of impact on steel curved panels”, Modares Mechanical Engineering, Vol. 16, No. 4, pp. 281-288, 2016.
[2] L. A. Merzhievskii, and V. M. Titov, “Perforation of Plates through High Velocity Impact”, Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, Vol. 16, pp. 757-772, 1975.
[3] B. Toolea, M. Trabiaa, R. Hixsonb, S. K. Roya, M. Penab, S. Beckerb, E. Daykinb, E. Machorrob, R. Jenningsa, and M. Matthes, “Modeling Plastic Deformation of Steel Plates in Hypervelocity Impact Experiments”, Journal of Procedia Engineering, Vol. 103, pp. 458-465, 2015.
[4] P. Kumar, J. LeBlanc, D. Stargel, and A. Shukla, “Effect of plate curvature on blast response of aluminum panels”, International Journal of impact engineering, Vol. 46, No. 29, pp.74-85, 2018.
[5] G. J. McShane, C. Stewart, M. T. Aronson, H. N. G. Wadley, N. A. Fleck, and V. S. Deshpande, “Dynamic rupture of polymer–metal bilayer plates”, International Journal of Solids and Structures, Vol. 45, No. 16, pp. 4407–4426, 2008.
[6] T. Kitada., “Ultimate strength and ductility of concrete-filled steel bridge piers”, Engineering Structures, Vol. 20, pp. 347-361, 2017.
[7] H. Saghafi, G. Minak, and A. Zucchelli, “Effect of preload on the impact response of curved composite panels”, Composites: Part B, Vol. 60, pp.74–81, 2014.
[8] M. Khedmati, and A. Nazari, “Numerical investigation into strength and deformation characteristics of preloaded­ tubular members under lateral impact loads”, Marine Structures, Vol. 25, pp. 124-149, 2016.
[9] F. Ustaa, F. Mullaoglu, H. S. Türkmen, D. Balkan, Z. Mecitoglu, H. Kurtaran, and E. Akay, “Effects of Thickness and Curvature on Impact Behaviour of Composite Panels”, Journal of Procedia Engineering, Vol. 167, pp 216-222, 2016.
 [10] M. Choubini, Gh. H. Liaghat, and M. Hossein Pol, “Investigation of energy absorption and deformation of thin walled tubes with circle and square section geometries under transverse impact loading”, Modares Mechanical Engineering, Vol. 15, No. 1, pp. 75-83, 2015.
[11] A. Bidi, Gh. Liaghat, and Gh. Rahimi, “Experimental and numerical analysis of impact on curved steel- polyurea bi-layer panels”, Journal of Science and Technology of Composites, Vol. 3, No. 3, pp. 207-214, 2017.
[12] G. G. Corbett, S. R. Reid and W. Johnson, “Impact Loading Of Plates And Shells By Free-Flying Projectiles: A Review”, International Journal of Impact Engineering, Vol. 18, No. 2, pp. 141-230, 2016.
[13] A. Bidi, Gh. Liaghat, and Gh. Rahimi, “Effect of Nano clay addition to energy absorption capacity of steel-polyurea bi-layer”, Journal of Science and Technology of Composites, Vol. 3, No. 2, pp. 157-164, (In Persian), 2016.
[14] M. Irshidat, A. Al-Ostaz, and A. H. D. Cheng, “Predicting the response of polyurea coated high hard steel plates to ballistic impact by fragment simulating projectiles”, Journal of Impact Engineering, Vol. 12, pp. 156-170, 2014.
[15] M. R. Khedmati, and M. Nazari, “A numerical investigation into strength and deformation characteristics of preloaded tubular members under lateral impact loads”, Marine Structures, Vol. 25, pp. 33–5, 2012.
]16[ علی علوی نیا و صابر چهاردولی، "بررسی تجربی و عددی تأثیر سوراخ و انحنای لبه بر ویژگی های فروپاشی جاذب های استوانه ای تحت بار محوری ضربه ای"، مدلسازی در مهندسی، دوره 16، شماره 53، تابستان 1397، صفحه 53-65.
]17[ علی علوی نیا و حامد خدابخش، "بررسی عددی تأثیرفاصله ی لوله های جدار نازک متداخل بر رفتار مکانیکی و جذب انرژی آن ها"، مدلسازی در مهندسی، دوره 14، شماره 45، تابستان 1395، صفحه 33-47.
]18[سید سجاد جعفری و سعید فعلی، "بررسی تحلیلی برخورد پرتابه استوانه ای با دماغه های مختلف به ورق های ساندویچی"، مدلسازی در مهندسی، دوره 13، شماره 42، پاییز 1394، صفحه 65-77.
[19] ASTM E8/E8M-09, Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials.