شبیهسازی اجزا محدود دستگاه تست هاپکینسون نوع فشاری برای بررسی رفتار دینامیکی مواد کامپوزیتی
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران
2 دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران.
doi
10.22068/jstc.2021.137311.1684چکیده
کامپوزیتها به دلیل استحکام بالا و وزن کم در انواع مختلفی از سازهها از جمله توربینها، موشکها، اتومبیلها و موارد دیگر کاربرد دارند و ممکن است تحت بارگذاری دینامیکی قرار گیرند. بنابراین به منظور طراحی مناسب سازه، اطلاع از رفتار مکانیکی مواد کامپوزیتی در بارگذاریهای دینامیکی مهم میباشد. دستگاه تست هاپکینسون فشاری ابزاری بسیار مناسب برای مطالعـهی رفتـار دینـامیکی مـواد در نرخ کرنشهای بالا میباشد. در این مقاله اصول طراحی دستگاه هاپکینسون فشاری برای نمونههای کامپوزیتی بررسی و به منظور تعیین رفتار دینامیکی اینگونه مواد، این دستگاه در کد تجاری آباکوس شبیهسازی شده است. رفتار نمونهی کامپوزیتی S-2 glass/sc15 epoxy در جهت ضخامت توسط دستگاه هاپکینسون فشاری طراحیشده شبیهسازی شده است. برای ایجاد شکل موج حادثه مناسب و برقراری شرط نرخ کرنش ثابت و تعادل تنش دینامیکی، پارامترهای تاثیرگذار از جمله قطر و ضخامت شکل دهنده پالس و طول میلهی ضربهزن مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین با مقایسهی امواج حاصل از شبیهسازی با نتایج تجربی این نمونه کامپوزیتی، شبیهسازی دستگاه هاپکینسون فشاری صحت سنجی شده است. در نهایت با استفاده از شکلدهنده موج از جنس مس با ابعاد مناسب، موج حادثه مناسب برای نمونه S-2 glass/sc15 epoxy در دو نرخ کرنش s-1 550 و s-1 2250 ایجاد شده است که شرایط نرخ کرنش ثابت و تعادل دینامیکی در دو نرخ کرنش برقرار شده است.