تحلیل عددی ضربه سرعت بالا بر روی مواد هدفمند گرادیانی

توجه روزافزون صنایع با تکنولوژی بالا (صنایع هوایی و دفاعی) به مواد هدفمند گرادیانی نشان از کارایی بالای این دسته از مواد در صنایع مختلف دارد.در پژوهش حاضر، ضربه سرعت بالا بر روی ماده هدفمند گرادیانی متشکل از از دو آلیاژ فلزی aa5083h116 و ti6al4v با احتساب مدل پلاستیک و مدل خرابی جانسونکوک صورت پذیرفته است. این مطالعه بصورت عددی و با استفاده از کدنویسی پایتون در نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس صورت پذیرفته است. از موارد بررسی شده در پژوهش حاضر میتوان به بررسی اثر شکل دماغه (نوک) ضربه‌زننده با در نظر گرفتن سه حالت مختلف، اثر تابع توزیع خواصی در ناحیه گرادیانی (توزیع توانی و سیگمویید) و اثر ترتیب قرارگیری لایه‌های فلزی برای نمونه تحت ضربه اشاره داشت. از اهم نتایج حاصل شده میتوان به کارایی بالاتر نمونه هدفمند گرادیانی در مقایسه با نمونه‌های خالص فلزی اشاره کرد. ضمن آنکه، در حالتی که ضریب n=1 در توزیع توانی و سیگمویید لحاظ شود، جذب انرژی نمونه بالاتر است. همچنین مشاهده شده است که لحاظ کردن تابع توزیع سیگمویید سبب رفتار مطلوبتر نمونه گرادیانی تحت ضربه سرعت بالا در مقایسه با تابع توزیع توانی بوده است. از بین سه ضربه‌زننده بررسی شده، نتایج عددی حاکی از آن است که میزان مقاومت و جذب انرژی قطعه تحت ضربه در برابر دماغه سرتخت (flt)بیشترین و در مقابل دماغه مخروطی (scn)کمترین بوده است. علت این نوع رفتار را میتوان مرتبط با تشکیل پلاگ (plug) در برخورد دماغه flt دانست؛ در حالیکه در برخورد ضربه‌زننده با دماغه scn، فقط تشکیل پتال (petal) مشاهده شده است.

High-velocity impact on functionally graded materials: A numerical study

Increasing attention of HighTech industries (e.g. aerospace and defense industries) to functionally graded materials (FGMs) reveals the high performance of these types of materials, which is mainly due to the unique properties of these materials. In the current study, high velocity impact on AA5083H11 / Ti6Al4V FGMs is conducted numerically in ABAQUS by considering the plastic and damage models of Johnsoncook and utilizing a Python code. Influence of projectile nose (considering three different types of impactor nose), effect of type of distribution function (Powerlaw (PFGM) and Sigmoid (SFGM)), and the stacking sequence of metallic alloys in the FGM are some of the main parameters investigated in the present study. The results show that FGM samples have a better performance than the pure metallic alloys. Moreover, despite the type of distribution function, the sample with linear distribution (i.e., n=1) has the best performance against the impact. However, at a same condition, SFGM sample has higher energy absorption than PFGM one. Finally, it is realized that an FGM target has a higher impact resistance against a conicalshape (SCN) impactor, rather than a flatnose (FLT) one. This behavior has been justified via formation of a petal in the impact of FLT on FGM, while in the impact of SCN on FGM, only plugging formation has been seen. As a result, it can be deduced that in the high velocity impact on FGMs, petal formation has a higher effect on the energy absorption of target, when compared to the plugging formation.