پاسخ ضربه سرعت‌پایین ورق با هندسه‌های مختلف تحت بار هیدرودینامیکی: مطالعه تجربی و بهینه‌سازی فرآیند با روش سطح پاسخ

در این مقاله به بررسی تجربی و عددی تغییر شکل غیرالاستیک ورق‌های دایروی، مستطیلی و مثلثی کاملاً گیردار تحت بارگذاری هیدرودینامیکی با سرعت پایین توسط سامانه چکش پرتابه‌ای پرداخته شده است. در بخش تجربی، ورق‌های فولادی و آلومینیومی با سه هندسه دایره‌ای، مستطیلی و مثلثی در ضخامت‌های 1 تا 3میلی‌متر مورد آزمایش قرار گرفت. آزمایش‌ها تحت سطوح انرژی مختلف با تغییر ارتفاع و جرم چکش انجام گرفت و بیشترین خیز دائمی ورق به‌عنوان خروجی آزمایش ثبت شد. به‌منظور فهم بهتر اثر پارامترهای مهم این آزمایش‌ها از نرم‌افزار طراح آزمایش استفاده شد که با استفاده از روش سطح پاسخ به بررسی تاثیر همزمان این پارامترها پرداخته شد. ضخامت ورق، ارتفاع وزنه و جرم وزنه در این آزمایش به‌عنوان پارامترهای مستقل کمی و هندسه ورق و جنس ورق به‌عنوان پارامترهای مستقل کیفی در نظر گرفته شد. مدل رگرسیونی به‌دست‌آمده، دارای سطح اطمینان 95% برای پیش‌بینی خروجی است. بر این اساس، pvalue برای مدل کمتر از 0/05 به‌دست آمد و این یعنی مدل درنظرگرفته‌شده معنی‌دار است. در این بررسی مقدار r2 و r2adj به‌ترتیب برابر 0/9803 و 0/9713 به‌دست آمده است. نتایج حاصل از مدل رگرسیونی با نتایج تجربی مطابقت خیلی خوبی دارد. در تمامی آزمایش‌ها، ارتفاع وزنه بیشترین تاثیر و جرم چکش نیز کمترین اثر بر پاسخ را داشت. ضمناً شرایط بهینه برای هرکدام از ورق‌ها نیز تعیین شده است.

Low-Velocity Impact Response of Plate with Different Geometries under Hydrodynamic Load: Experimental Investigation and Process Optimization by Response Surface Methodology

In this paper, an experimental and numerical study on the inelastic deformation of fully clamped circular, rectangular and triangular plates under the lowvelocity hydrodynamic loads has been conducted using the drophammer machine. In the experimental section, steel and aluminum plates with three different geometries of circular, rectangular and triangular in different thicknesses of 1 to 3 mm were examined. Experiments were carried out under different levels of energy by changing the height and mass of the hammer and the maximum permanent transverse deflection was recorded as the test output. For better understanding the effect of effective parameters in these experiments, the DesignExpert software was used. In this software, the simultaneous effect of these parameters was investigated using the response surface method. The plate thickness, the standoff distance of the hammer and the mass of hammer were considered as independent quantitative parameters, and the geometry of the plates along with the material of plates was considered as independent qualitative parameters. The obtained regression model has a confidence level of 95% for output prediction. Accordingly, the pvalue for the model is less than 0.05, which means that the regression model is significant. The values of R2 and R2adj was 0.9803 and 0.97131, respectively. The results of the regression model have a good agreement with experimental results. In all experiments, the standoff distance of the hammer was the most effective parameter while the mass of the hammer had the least effect on the response. The optimum conditions for each plate were also determined.