طراحي و شبيه‌سازي اجزا محدود دستگاه تست هاپكينسون نوع فشاري براي بررسي رفتار ديناميكي مواد كامپوزيتي

كارشناسي ارشد

كامپوزيت‌هاي پايه پليمري به دليل خاصيت و استحكام بالا، مقاومت در برابر خوردگي و استفاده كارآمد، در انواع مختلفي از سازه‌ها از جمله توربين‌ها، موشك‌ها، زره‌ها، ساختمان‌ها، اتومبيل‌ها و موارد ديگر مورد استفاده قرارگرفته‌اند. همچنين بسياري از برنامه‌هاي كاربردي براي مواد كامپوزيتي مربوط به ضربه هستند، به عنوان مثال هواپيماها، تجهيزات نظامي و سازه‌هاي دريايي تحت اثر سرعت زياد يا انفجار تحت فشار قرار مي‌گيرند. از اين ‌رو اطلاع از رفتار مكانيكي مواد كامپوزيتي در بارگذاري‌هاي ديناميكي مهم مي‌باشد. وابستگي نرخ كرنش مواد كامپوزيتي با روش‌هاي مختلفي اندازه‌گيري مي‌شود. يكي از اين روش‌ها دستگاه تست هاپكينسون فشاري مي‌باشد كه ابزاري بسيار مناسب براي مطالعـه‌ي رفتـار دينـاميكي مـواد در نرخ كرنش‌هاي بالا در محدوده بين s^(-1)102 تا s^(-1)104 است. در اين پايان‌نامه، اصول طراحي دستگاه هاپكينسون فشاري براي نمونه‌هاي كامپوزيتي بررسي شده و يك دستگاه تست هاپكينسون فشاري از جنس فولاد مارجينگ با ميله‌هاي ضربه‌زن، حادثه و انتقال به ترتيب با طول‌هاي 100، 600 و 600 ميلي‌متر و قطر 10 ميلي‌متر توسط كد تجاري ABAQUS/Explicit شبيه‌سازي شده است. آزمايش سه نمونه‌ي كامپوزيت پايه پليمري با نام‌هاي S-2 glass/sc15 epoxy، Flax-epoxy و E-glass/vinylester در جهت ضخامت توسط دستگاه هاپكينسون فشاري طراحي‌شده، شبيه‌سازي شده است. براي ايجاد شكل موج حادثه مناسب براي هر نمونه و برقراري شرط نرخ كرنش ثابت و تعادل تنش ديناميكي، پارامترهاي تأثيرگذار قطر و ضخامت شكل‌دهنده پالس و طول ميله‌ي ضربه‌زن بررسي شده است. از مقايسه‌ي امواج حاصل از شبيه‌سازي با تحقيقات انجام‌شده روي نمونه‌هاي كامپوزيتي توسط ساير محققان و مطابقت آن‌ها، طراحي دستگاه هاپكينسون فشاري صحت سنجي شده است.

195271

دانشگاه علم و صنعت ايران

طراحي كاربردي

دكتر بهنام داودي