مدل‌سازی تحلیلی و عددی بار ضربه‌ای بر تیر ساندویچی یک‌سرگیردار با هسته فوم آلومینیومی و رویه‌های فولادی

نوع مقاله : مقاله مکانیک

نویسنده

گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا همدان

چکیده

سازه‌های ساندویچی به‌دلیل دارا بودن مزایایی هم‌چون استحکام بالا، سبکی و خواص مقاوم به ترک، امروزه به‌طور وسیعی درصنایع، هواپیماسازی، موشکی، دریایی و پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. به‌همین منظور، در این پژوهش به‌بررسی تحلیلی و عددی ضربه سرعت پایین بر روی تیر ساندویچی یک سر گیردار با هسته فومی و رویه‌های فلزی پرداخته شده است. در بخش تحلیلی با استفاده از روش گالرکین معادلات حاکم بر خیز محاسبه شده و معادلات سرعت و شتاب تیر ساندویچی استخراج شده-اند. هم‌چنین جهت شبیه‌سازی این فرآیند از نرم‌افزار آباکوس استفاده شده است. در نهایت اثر پارامترهایی چون محل اعمال بار ضربه‌ای، چگالی و استحکام هسته، ابعاد، جرم و سرعت ضربه‌زننده و به‌صورت تحلیلی و عددی بر روی انحراف تیر ساندویچی بررسی و مقایسه شده است. با بررسی و مقایسه نتایج به‌دست آمده، مشاهده شد که اولا تطابق خوبی بین نتایج تحلیلی و عددی برقرار است و ثانیا با حرکت محل اعمال بار از تکیه‌گاه آزاد به‌سمت تکیه‌گاه گیردار تیر، تغییر شکل نهایی رویه بالایی ساندویچ تیر 6/9% کاهش و هم‌چنین با افزایش نرخ جرم ضربه‌زننده از 01/0 به 04/0 و کاهش عرض ضربه‌زننده از 05/0 به 01/0 خیز نهایی رویه بالایی به ترتیب 71% و 44% افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analytical and Numerical Modeling of Impact Loading on Cantilever Sandwich Beam with Aluminum Foam Core and Steel Facesheets

نویسنده [English]

  • Mohammad Solooki
Department of Mechanical Engineering, Technical and Engineering Faculty, Bu ali Sina University, Hammedan
چکیده [English]

Due to having advantages such as high strength, lightness, and crack-resistant properties, sandwich structures are widely used in aircraft, missile, marine, and medical industries. For this purpose, in this research, the analytical and numerical investigation of low velocity impact on cantilever sandwich beams with foam core and metal facesheets has been done. In the analytical part, using the GALERKIN method, the equations governing the rise were calculated and the speed and acceleration equations of the sandwich beam were extracted. ABAQUS software has also been used to simulate this process. Finally, the effects of parameters such as impact load application location, core density and strength, projectile mass and velocity, and dimensions have been analyzed and compared analytically and numerically on the deflection of the sandwich beam. By examining and comparing the obtained results, it was observed that, firstly, there is a good agreement between the analytical and numerical results, and secondly, with the movement of the place of application of the load from the free support to the cantilever support of the beam, the final shape of the upper part of the sandwich changes. The beam is reduced by 9.6% and by increasing the rate of projectile mass from 0.01 to 0.04 and reducing the projectile width from 0.05 to 0.01, the final rise of the upper surface increases by 71% and 44%, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sandwich beam
  • low velocity impact loading
  • thick and weak core
  • metal facesheets (steel)
  • modeling
  • simulation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 07 بهمن 1402
  • تاریخ دریافت: 20 آبان 1402
  • تاریخ بازنگری: 03 بهمن 1402
  • تاریخ پذیرش: 07 بهمن 1402