رفتار ورق‌های تک‌لایه و چندلایه آلومینیومی تحت چندین بارگذاری دفعی یکنواخت: مطالعه تجربی و مدل‌سازی شبکه عصبی

در این مقاله، مکانیسم تغییر شکل بزرگ پلاستیک و شکست ورق‌های دایره‌ای تک و چندلایه تحت بارگذاری دفعی مکرر یکنواخت مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام یک سری آزمایش (67 آزمایش) بر روی ورق‌های آلیاژ آلومینیوم با ساختارهای مختلف از سامانه آونگ بالستیک استفاده شد. سه نوع لایه‌بندی مختلف شامل ساختارهای تک‌لایه، دولایه و سه‌لایه هم‌جنس در نظر گرفته شد و تحت محدوده وسیعی از جرم خرج از 1/5 تا 12/5گرم تا پنج دفعه جهت بارگذاری مکرر آزمایش شد. نتایج آزمایشگاهی حاکی از تغییر شکل بزرگ پلاستیک همراه با نازک‌شدگی در مرزهای گیردار و همچنین پاره‌شدن برخی آزمایش‌ها است. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش جرم خرج و تعداد دفعات انفجار، بیشترین خیز دائمی ورق‌ها افزایش می‌یابد. از طرف دیگر، با افزایش تعداد انفجارها، خیز پیش‌رونده ورق در مرکز آن به‌صورت نمایی کاهش می‌یابد. علاوه‌بر این، در بخش مدل‌سازی عددی، از شبکه عصبی از نوع gmdh برای ارایه یک مدل ریاضی بر مبنای اعداد بی‌بعد جهت پیش‌بینی بیشترین خیز دائمی ورق‌های دایره‌ای تک و چندلایه تحت بارگذاری دفعی مکرر یکنواخت استفاده شد. به‌منظور افزایش قابلیت پیش‌بینی شبکه عصبی پیشنهادی برای این فرآیند، داده‌ها به دو دسته آموزش و پیش‌بینی تقسیم شدند. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که توافق خوبی بین مدل ارایه‌شده با مقادیر تجربی برقرار است، به‌طوری‌که به‌ترتیب تمامی و 77% از نقاط مربوطه به ساختارهای تک‌لایه و چندلایه در محدوده خطای کمتر از 10% قرار گرفتند.

Behavior of Monolithic and Multi-Layered Aluminum Plates under Multiple Uniform Impulsive Loading: Experimental Study and Neural Network Modelling

In this paper, the large inelastic deformation and failure mechanism of single and multilayered circular plates under repeated uniform impulsive loading were studied. The ballistic pendulum was used to conduct a series of experiments (67 experiments) on aluminum alloy plates with different structural configurations. Three different layering configurations including single, double, and triplelayered plates made of the same material were considered and tested for the range of charge masses from 1.5g to 12.5g up to five times for repeated loading. The experimental results indicated large plastic global deformation with thinning happening at the clamped boundary and also tearing for some experiments. The results also represented that the maximum permanent deflections of plates were increased by the increase of the charge mass and the number of blast loads. On the other hand, the progressive deflection of the plates at the center was decreased exponentially with increasing the number of blasts. Furthermore, in the numerical modeling section, the Group Method of Data Handling (GMDH) neural network was used to present a mathematical model based on dimensionless numbers to predict the maximum permanent deflection of single and multilayered circular plates under repeated impulsive loading. In order to increase the prediction capability of the proposed neural network for this process, the experimental data were divided into two training and prediction sets. Good agreement between the proposed model and the corresponding experimental results is obtained and all and 77% of data points are within the <10% error range for single and multilayered plates, respectively.