رفتار دینامیکی کامپوزیت‌های سه‌بعدی ساچمه‌زنی شده با هسته فوم ترکیبی و تقویت‌شده با نانوذرات تحت ضربه سرعت بالا

در این پژوهش، تاثیر فرآیند ساچمه‌زنی بر رفتار مکانیکی کامپوزیت‌های سه‌بعدی فلز-پلیمر-فلز تحت ضربه‌های سرعت بالا بررسی شد. هدف، ارزیابی تنش‌های پسماند فشاری ناشی از ساچمه‌زنی در بهبود مقاومت مکانیکی، افزایش حد بالستیک، کاهش نرخ رشد ترک‌ها و افزایش جذب انرژی بود. نمونه‌ها شامل 0%، 3%، 5% و 7% نانورس در دو حالت با ساچمه‌زنی و بدون ساچمه‌زنی مورد آزمایش قرار گرفتند. آزمون‌های ضربه سرعت بالا با تفنگ گاز هلیومی در سرعت 235 متر بر ثانیه انجام شد. نتایج نشان داد ساچمه‌زنی قطر برخورد را کاهش داده، چقرمگی سطحی را افزایش داده و نرخ رشد ترک‌های شعاعی را کاهش می‌دهد. نمونه‌های 5% نانورس با ساچمه‌زنی بهترین عملکرد را نشان دادند، کمترین قطر محل برخورد، بالاترین حد بالستیک و بیشترین انرژی جذب‌شده را ثبت کردند. در مقابل، افزایش 7% نانورس بدون ساچمه‌زنی باعث تمرکز تنش، کاهش چقرمگی سطحی و افزایش نرخ رشد ترک‌ها شد. تحلیل مکانیزم‌های شکست نشان داد که در نمونه‌های بدون ساچمه‌زنی، ترک‌های شعاعی گسترده و نامنظم بودند، درحالی‌که در نمونه‌های ساچمه‌زنی‌شده، ترک‌ها کوتاه‌تر و متراکم‌تر بودند. در نتیجه، ساچمه‌زنی همراه با 5% نانورس به‌عنوان راهکاری موثر برای بهبود مقاومت کامپوزیت‌های چندلایه‌ای در برابر ضربه‌های سرعت بالا پیشنهاد می‌شود.

dynamic behavior of shot-peened 3d composites with hybrid foam core and nanoparticle reinforcement under high-velocity impact

this research delves into the influence of shot peening on the mechanical behavior of three-dimensional metal-polymer-metal composites when subjected to high-velocity impacts. the primary objective was to assess how the compressive residual stresses induced by shot peening contribute to enhancing the mechanical resistance، increasing the ballistic limit، reducing crack propagation rates، and augmenting energy absorption capabilities of these composites. we prepared specimens with varying nanoclay content (0%، 3%، 5%، and 7%) and tested them in two distinct states: shot-peened and unpeened. high-velocity impact tests were executed using a helium gas gun at a consistent impact velocity of 235 meters per second. the results unequivocally demonstrated that shot peening significantly reduced the impact crater diameter، enhanced surface toughness، and mitigated the growth rate of radial cracks. notably، the 5% nanoclay specimens that underwent shot peening exhibited the most superior performance، recording the smallest impact locus diameter، the highest ballistic limit، and the maximum absorbed energy. conversely، increasing the nanoclay content to 7% in unpeened specimens led to stress concentration، a reduction in surface toughness، and an accelerated radial crack growth rate. analysis of the fracture mechanisms revealed that unpeened specimens displayed extensive and irregular radial cracks. in contrast، the shot-peened specimens exhibited shorter and more densified crack networks. consequently، we propose that shot peening، when combined with a 5% nanoclay concentration، serves as an effective strategy for improving the impact resistance of multi-layered composites against high-velocity projectile threats