تحلیل عددی و تجربی رفتار صفحه ساندویچی با رویه FML و هسته فوم آلومینیومی تحت ضربه سرعت بالا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

3 دانشجوی دکتری، مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران.

چکیده
در سال‌های اخیر تحقیقات بر روی صفحات ساندویچی به دلیل قابلیت‌هایی همانند جذب انرژی، نسبت استحکام به وزن مناسب، عایق حرارتی و غیره در صنایع مهم همچون هوافضا و صنایع دریایی افزایش یافته است. در این تحقیق، با تهیه فوم‌های آلومینیومی با چگالی پایین و ساخت صفحات ساندویچی از لایه‌های FML (شامل ورقه آلومینیومی و کامپوزیت) و هسته فوم آلومینیومی، به کمک دستگاه تفنگ گازی آزمایش ضربه سرعت بالا به صورت تجربی انجام گرفت و اثر چگالی فوم، تعداد لایه‌های FML، سرعت و جرم پرتابه در میزان جذب انرژی ساختار ساندویچی و حد بالستیک پرتابه بررسی شد. همچنین به کمک نتایج آزمایش‌های تجربی انجام شده روی فوم و لایه‌های کامپوزیت، شبیه‌سازی برخورد و نفوذ پرتابه در ساختار ساندویچی با استفاده از نرم‌افزار LS_DYNA انجام شده و نتایج آن با نتایج تجربی مقایسه و صحت‌سنجی شده است. آزمایش‌های تجربی و مطالعات پارامتریک انجام شده، نشان می‌دهد که فوم آلومینومی (33%) و ورقه آلومینیومی (25%) بیشترین میزان جذب انرژی در برابر پرتابه را دارند. همچنین با اضافه شدن یک لایه FML میزان جذب انرژی سازه ساندویچی 40% افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Numerical and Experimental Analysis of Response of Sandwich Panel with Fiber Metal Laminate (FML) Skin and Aluminum Foam Core under High Velocity Impact

نویسندگان English

Pooya Pirali 1
Arsalan Sahmani 2
Mohsen Heydari Beni 3
1 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.
2 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.
3 Faculty of Materials and Manufacturing Technologies, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده English

In recent years, research on sandwich plates has increased due to capabilities such as energy absorption, strength to weight ratio, thermal insulation, and so on in major industries such as aerospace and marine industries. In this study, by using low-density aluminum foams and making sandwich planels by FML layers (including aluminum and composite sheets) and aluminum foam core, an experiment was carried out with the help of a high speed impact with gas gun, and the effect of density of foam, number of FML layers, velocity and mass of the projectile were investigated in terms of energy absorption of sandwich structures and ballistic limit of the projectile. Also, the results of empirical experiments on foam and composite layers, collision simulation and bullet penetration in a sandwich structure were performed using LS-DYNA software, and the results were compared and verified with experimental results. Experimental experiments and parametric studies show that aluminum foam (33%) and aluminum sheet (25%) have the highest energy absorption against the Bullet. Also, with the addition of a FML layer, the energy absorption of the sandwich plate increased by 40%.

کلیدواژه‌ها English

sandwich plate
FML
High velocity impact
energy absorption
penetration
[1] Vogelesang LB, Vlot A. Development of fibre metal laminates for advanced aerospace structures. Journal of materials processing technology. 2000;103:1-5.
[2] Hou W, Zhu F, Lu G, Fang D-N. Ballistic impact experiments of metallic sandwich panels with aluminium foam core. International journal of impact engineering. 2010;37:1045-55.
[3] Sinmazçelik T, Avcu E, Bora MÖ, Çoban O. A review: Fibre metal laminates, background, bonding types and applied test methods. Materials & Design. 2011;32:3671-85.
[4] Bagnoli F, Bernabei M, Figueroa-Gordon D, Irving PE. The response of aluminium/GLARE hybrid materials to impact and to in-plane fatigue. Materials Science and Engineering: A. 2009;523:118-24.
[5] Fatt MSH, Sirivolu D. A wave propagation model for the high velocity impact response of a composite sandwich panel. International journal of impact engineering. 2010;37:117-30.
[6] Moloodi A, Babakhani A, Haddad Sabzevar M. An Investigation of aluminum foam produced by sintering evaporation process. 2012.
[7] Botelho EC, Silva RA, Pardini LC, Rezende MC. A review on the development and properties of continuous fiber/epoxy/aluminum hybrid composites for aircraft structures. Materials Research. 2006;9:247-56.
[8] Jing L, Wang Z, Zhao L. Response of metallic cylindrical sandwich shells subjected to projectile impact— Experimental investigations. Composite Structures. 2014;107:36-47.
[9] Mina M, Mohammad Esmail G, Ebrahim ZVK. Experimental and numerical investigation of mechanical properties of fiber-metal multilayers .The Second National Conference on Applied Mechanical Engineering1397.
[10]Baştürk SB, Tanoğlu M. Development and mechanical behavior of FML/aluminium foam sandwiches. Applied composite materials. 2013;20:789-802.
[11] Ghalami-Choobar M, Sadighi M. Investigation of high velocity impact of cylindrical projectile on sandwich panels with fiber–metal laminates skins and polyurethane core. Aerospace Science and Technology. 2014;32:142-52.
[12] Liu C, Zhang Y, Heslehurst R. Impact resistance and bonding capability of sandwich panels with fibre–metal laminate skins and aluminium foam core. Journal of Adhesion Science and Technology. 2014;28:2378-92.
[13]Liu C, Zhang Y, Ye L. High velocity impact responses of sandwich panels with metal fibre laminate skins and aluminium foam core. International journal of impact engineering. 2017;100:139-53.
[14]Nourbakhsh Shabanloo S, Pirali P, Raad H. Numerical investigation of AMP2 bullet penetration in multilayer AA5016-H116 aluminum target. The Fourth National Conference and the Second International Conference on Applied Research in Electrical, Mechanical and Mechatronics Engineering.1395.
[15]Vertical Impact Foam-Composite Sandwich Analytical Plates: Ministry of Science, Research and Technology - Razi University - Faculty of Technology and Engineering, 1391.
دوره 4، شماره 3
پاییز 1403
صفحه 404-424

  • تاریخ دریافت 07 آذر 1403
  • تاریخ بازنگری 28 آذر 1403
  • تاریخ پذیرش 10 دی 1403