مطالعه عددی و بهینه‌سازی رفتار ساختارهای ساندویچی با هسته لانه‌زنبوری تحت بارگذاری انفجاری با استفاده از روش سطح پاسخ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری رشته مهندسی مکانیک جامدات

2 عضو هیات علمی دانشگاه یزد

3 استادیار گروه مهندسی مکانیک دانشگاه ایوان کی

چکیده

ساختارهای ساندویچی یکی از پرکاربردترین اهداف مورد استفاده برای کاهش خسارت‌ها در بارگذاری‌های مختلف است. در این مقاله، اثر شرایط مختلف بارگذاری و همچنین هندسه ساختار بر رفتار ساختار ساندویچی تحت بارگذاری انفجاری یکنواخت موردمطالعه قرارگرفته است. به این منظور، در ابتدا یک مدل عددی سه‌بعدی با استفاده از نرم‌افزار تجاری المان محدود آباکوس، جهت شبیه‌سازی پاسخ دینامیکی و تغییر شکل پلاستیک سازه‌های ساندویچی با هسته لانه‌زنبوری ساخته شده است. جهت صحت‌سنجی مدل عددی از داده‌های تجربی موجود در ادبیات تحقیق استفاده شد. سپس در بحث مطالعه پارامتریک، تأثیر پارامترهای مؤثر بر مقاومت این ساختار ساندویچی نظیر ضخامت صفحات بالا و پایین فلزی، تعداد صفحات در هسته و همچنین ضخامت آن‌ها تحت بارگذاری انفجاری با جرم خرج‌های مختلف 5/0، 1 و 5/1 کیلوگرم موردبررسی قرار گرفته است. در ادامه با استفاده از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ، مدلی مناسب جهت پیش‌بینی میزان تغییر شکل مرکزی صفحات بالا و پایین ساختار ساندویچی توسعه داده شده است. نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهنده مطابقت بسیار خوب داده‌های تجربی و داده‌های پیش‌بینی‌شده توسط مدل رگرسیونی است. مقدار بالای ضریب همبستگی بین پارامترهای موردمطالعه و رفتار سازه (R2=0.99) حاکی از آن است که مدل ارائه‌شده از دقت بسیار بالایی برخوردار بوده است. ضمناً حالت بهینه این ساختار ساندویچی در محدوده مورد بررسی، با همین مدل رگرسیونی به‌دست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical investigation and optimization on performance of sandwich panel structures with honeycomb core subjected to blast loading by response surface methodology

نویسندگان [English]

  • Mostafa Sayah Badkhor 1
  • Mahdi Hasanzadeh 2
  • Tohid Mirzababaie Mostofi 3
1 Faculty of Engineering, Department of Mechanical Engineering, Eyvanekey University
2 Faculty Member of Yazd University
3 Faculty of Engineering, Mechanical Engineering Department, University of Eyvanekey
چکیده [English]

In this paper, the effect of differed loading conditions, as well as structure geometries on the behavior of sandwich panel structures under uniform blast loading, has been investigated. For this, a full 3D numerical model by using ABAQUS/Explicit commercial software was employed in order to simulate the dynamic response and plastic deformation of sandwich panel structures with a honeycomb core. The available experimental results were used to validate the numerical model. Afterward, in a rigorous parametric study, the influences of several effective parameters on the resistance of structure such as the front and back metallic layer thicknesses, the number of webs, and thickness of honeycomb core cell wall under three different mass weights of 0.5, 1 and 1.5 kg were studied. In the following, by using Response Surface Methodology, an appropriate equation was developed to predict the central permanent deflection of back and front layers. The obtained results showed that there is a well-agreement between experimental and numerical results predicted by the regression model. The high correlation coefficient between the studied parameters and the structure behavior (R2 = 0.99) indicates that the proposed model has great accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Blast Loading
  • Metallic sandwich panels
  • numerical simulation
  • Response surface methodology
  • ANOVA Table