تحلیل تجربی و عددی ضربه سرعت بالا روی صفحات کامپوزیتی کولار/الاستومر 2لایه

در این مقاله قابلیت جذب انرژی کامپوزیت های کولار/ الاستومر تحت بارگذاری ضربه ای سرعت بالا به روش تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. الاستومر بدلیل برگشت پذیری و بالا بودن نسبت جذب انرژی به وزن آن به عنوان محافظ بالستیکی درکامپوزیت ها، آنها را جذاب تر می کند. البته تبعیت رفتار مکانیکی کامپوزیت های الاستومری از تئوری هایپرالاستیسیته مطالعه تحلیلی را پیچیده خواهد کرد. بنابراین، شبیه سازی عددی به دلیل در نظر گرفتن مکانیزم های مختلف و پیچیده شکست، بیشترین سهم در طراحی سازه های کامپوزیتی را از آن خود کرده اند. در تحقیق حاضر، از پیشرفته ترین روش مدل سازی المان محدود کامپوزیت ها آباکوس/ صریح جهت تعیین رفتار آنها، در طول برخورد ضربه استفاده شده است. بدین منظور، برای مدلسازی لایه های کامپوزیتی از المان های ورق و جهت تعیین رفتار مدل شکست کامپوزیت الاستومری از مدل مادی مواد شکل پذیر و مدل مادی ویومت بر مبنای یکی از معیارهای آسیب مانند تنش ون مایزز استفاده شد. به دلیل عدم وجود معیار ذکر شده در نسخه های تجاری نرم افزار و اهمیت در نظر گرفتن چنین آسیب هایی در شبیه سازی عددی برای این کامپوزیت ها، معیار مذکور با استفاده از کدنویسی در محیط نرم افزار فرترن نوشته شد و به این شکل تحلیل پدیده نفوذ در سازه کامپوزیتی به قابلیت نرم افزار اضافه گردید. به منظور اعتبارسنجی مدل از آزمون تجربی بر روی کامپوزیت کولار/ الاستومر توسط دستگاه تفنگ گازی استفاده شد. همچنین، بررسی تغییرشکل و سرعت خروجی پرتابه و انرژی جذب شده به عنوان نتایج گزارش شده اند. نتایج حاصل از شبیه سازی توافق بسیار خوبی را با نتایج تجربی نشان می دهند.

Experimental and Numerical Analysis of High Velocity Impact on 2-Layer kevlar/Elastomer Composite

In this study, the energy absorption capacity of kevlar/elastomer composites under highspeed impact loading has been investigated experimentally and numerically. The compliance of the mechanical behavior of elastomeric composites with the theory of hyperelasticity will complicate the analytical study. Therefore, numerical simulation due to the different and complex mechanisms of failure, has gained the largest share in the design of composite structures. In the present study, the most advanced method of modeling the finite element of composites Abaqus / Explicit has been used to determine their behavior during impact impact. For this purpose, planer shell elements were used to model the composite layers and to determine the behavior of the elastomeric composite failure model, the material model of the formable material and the material model of the vumat were used based on one of the damage criteria such as von mises stress. Due to the lack of criteria mentioned in the commercial versions of the software and the importance of considering such damages in numerical simulation for these composites, the criterion was written using coding in the Fortran software environment and the analysis of the penetration phenomenon in composite structure was added to the software capability. In order to validate this model, an experimental test was performed on the kevlar/elastomer composite by a Gas gun device. Also, the study of deformation and output velocity projectile and absorpted energy have been reported as results. The simulation results show a very good agreement with the experimental results.