مطالعه عددی تاثیر جنس و تعداد لایه‌های فلزی بر پاسخ مکانیکی سازه‌های فلزی چندلایه تحت بارگذاری ضربه سرعت پائین

در این مقاله، رفتار مکانیکی سازه‌های فلزی چندلایه تحت بارگذاری ضربه سرعت پائین به کمک نرم‌افزار المان محدود ال اس داینا مورد بررسی قرار گرفته است. تاثیر جنس و تعداد لایه‌های فلزی بر خروجی‌های ضربه شامل نیروی تماسی، مدت زمان تماس، میزان جابجایی نقطه زیرین سازه و میزان انرژی اتلافی مطالعه شده است. ابتدا تعداد لایه‌های فلزی ثابت و برابر دولایه فرض شده و تاثیر استفاده از جنس فلزهای مختلف شامل آلومینیوم 6061-t6، فولاد، سرب و آلومینیوم 6061 در این دو لایه بررسی شده است. سپس جنس مورد استفاده برای ساخت سازه فلزی چندلایه ثابت فرض شده و با تغییر تعداد لایه‌ها از یک تا شش در ضخامت کل ثابت، تاثیر تعداد لایه‌های فلزی مطالعه شده است. تنش تسلیم و مدول الاستیسیته لایه‌های فلزی دو ویژگی مادی تاثیرگذار بر خروجی‌های ضربه هستند. افزایش تعداد لایه‌های فلزی در ضخامت ثابت، موجب کاهش نیروی تماسی و همچنین افزایش میزان جابجایی و مدت زمان تماس شده است. نتایج مدل المان محدود حاضر، در مقایسه با نتایج سایر محققین و نتایج آزمایشگاهی صحه‌گذاری شد است.

Numerical Investigation of the Effects of Material and Number of Metal Layers on Low-Velocity Impact Response of Metal Laminates

In this paper, the mechanical behavior of multilayer metal laminates was investigated under the low velocity impact loading using LsDyna finite element code. The effects of material and number of the metal layers on the impact outputs including the contact force, the contact duration, the transverse displacement and the dissipated energy were studied. At the first step, the number of metal layers was set to be two layers and the effect of using different metal materials including Aluminum 6061-T6, steel, lead and Aluminum 6061 in the defined layers was investigated. At the second step, the material of the metal layers was fixed and the effect of changing the number of metal layers from one to six in a constant whole thickness was studied. The yield stress and the Young’s modulus were the most influencing material parameters on the mechanical behavior of metal laminates. The contact force was decreased while the contact duration and the transverse displacement increased by increasing the number of metal layers in a whole constant thickness. The results of the current finite element modeling were validated against the literature and the experimental investigations.