روش‌های جدید تخمین نیروی تماس ضربه سرعت پایین بر روی ورق‌های چندلایه کامپوزیت-فلز

در این مقاله پاسخ ضربه سرعت پایین بر ورق‌های کامپوزیتفلز (fml) با استفاده از سه مدل جدید مورد بررسی قرار می‌گیرد. ورق مورد بررسی اورتوتروپیک ویژه می باشد. شرایط مرزی به صورت تکیه‌گاه ساده و رفتار ماده، الاستیک خطی در نظر گرفته شده است. روابط برمبنای نظریه کلاسیک ورق بوده و روش سری‌های فوریه برای حل روابط تحلیلی استفاده شده است. جرم ضربه‌زننده بزرگ و لذا پاسخ ضربه، شبه‌استاتیک در نظر گرفته شده است. در روش اول، تاریخچه نیروی تماس ابتدا به صورت یک نیم‌سینوس در نظر گرفته شده و سپس بیشینه نیروی تماس و مدت تماس محاسبه می‌شود. در روش دوم، یک مدل جرم و فنر دو درجه آزادی، با محاسبه سفتی تماس موثر طی یک چرخه تکرار سریع، بیان می‌شود. در روش سوم که برای نخستین بار در این مقاله ارائه شده است، ورق به صورت جرم و فنرهای سری که تشکیل یک مدل جرم و فنر چند درجه آزادی می‌دهند، در نظر گرفته شده و نیروی اعمالی بر فنر آخر، به ‌عنوان نیروی تماس معرفی شده است. اعتبارسنجی این مدل‌ها با مقایسه نتایج با نتایج تحلیلی و تجربی تحقیقات گذشته، انجام شده و تطابق خوبی مشاهده شده است. نتایج نشان می‌دهد که مدل جدید جرم و فنر چند درجه آزادی، خیز ورق را در محل اعمال ضربه، با دقت بیشتری در مقایسه با مدل جرم و فنر دو درجه آزادی به دست می‌دهد.

New Contact Force Estimation Procedures with Application to Low-Velocity Impact on Fiber Metal Laminate (FML) Plates

In this paper, the lowvelocity impact response on fiber metal laminate (FML) plates is investigated using three new models. The boundary conditions are considered as simply supported and the behavior of the material is linear elastic. The relationships are based on classical plate theory and the Navier method is used to solve the governing equations. The mass of the impactor is considered to be large and therefore the impact response is categorized as quasistatic. In the first impact model, the contact force history is first considered as a halfsine and then the maximum contact force and contact duration are calculated. In the second model, a twodegreeoffreedom (TDOF) springmass system is expressed by calculating the effective contact stiffness using a fast iterative scheme. In the third model, which is expressed for the first time in this paper, the plate is considered as a series of masses and springs constructing a multidegreeoffreedom (MDOF) springmass system and the applied force on the last spring is introduced as the contact force. Validation of these models is done by comparing the results with the analytical and experimental results and shows good agreement. Results show that the new MDOF sprinmass sysem is more accuracte for calculating the deflection of the plate at the impact point rather than the TDOF sprinmass system.