تحليل ضربه كم سرعت ورق مستطيلي ساندويچي با رويه هاي كامپوزيتي تقويت شده با سيم هاي آلياژ حافظه دار و هسته آگزتيكي انعطاف پذير

Low-velocity Impact Analysis of Rectangular Sandwich Plates with Composite Facesheets Reinforced by SMA Wires and Soft Auxetic Cores

در اين مقاله به بررسي اثر آلياژ حافظه دار بر پاسخ ضربه كم سرعت ورق ساندويچي مستطيلي با رويه هاي كامپوزيتي و هسته آگزتيكي انعطاف پذير از طريق ارائه و به كارگيري يك تئوري كلي-محلي هايپربوليك مرتبه بالا جديد پرداخته شده است. براي استخراج نتايجي دقيق با كم ترين خطاي ممكن، توزيع غيريكنواخت و وابسته به زمان براي فازهاي ماده هوشمند آلياژ حافظه دار و همچنين جابجايي عرضي براي هسته انعطاف پذير در نظر گرفته شده است. علاوه بر اين به جاي استفاده از قانون متداول هرتز از قانون تماس اصلاح شده استفاده گرديده است و قوانين تماس مختلفي براي فازهاي بارگذاري و باربرداري در نظر گرفته شده ا ند. آثار سفتي همه لايه ها به همراه ضخامت ورق بر سفتي تماس در نظر گرفته شده است. معادلات حاكم المان محدود غيرخطي حاصل شده با استفاده از يك الگوريتم تكرارشونده در هر گام زماني حل شدند. نتايج تحليل حاضر با نتايج تجربي مراجع ديگر مقايسه و صحت نتايج حاضر مورد تاييد قرار گرفته است. در انتها اثر هسته آگزتيكي، اثر ضريب پواسون هسته، اثر سيم هاي آلياژ حافظه دار و اثر انرژي ضربه زننده بر پاسخ ضربه ورق ساندويچي كامپوزيتي، مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج تحليل نشان مي دهند كه هسته آگزتيكي باعث افزايش سفتي ظاهري ناحيه تماس مي شود كه نتيجه آن افزايش نيروي برخورد و كاهش خيز و مدت زمان برخورد مي باشد. همچنين خاصيت سوپر الاستيسيته آلياژ حافظه دار باعث مي شود كه اين آلياژ در حين ضربه با تشكيل حلقه هيسترزيس انرژي زيادي را جذب كند كه اين امر باعث بهبود مقاومت به ضربه ورق ساندويچي و كاهش آسيب ناشي از ضربه مي گردد.

In this paper, the effect of shape memory alloy on low-velocity impact response of rectangular sandwich plates with composite facesheets and soft auxetic cores is investigated using a new higher-order global–local hyperbolic plate theory. In order to obtain accurate results with the least error, non-uniform and time-dependent distribution for the phases of SMA and the transverse compliance of the soft core are considered. Also, a refined contact law is proposed instead of using the traditional Hertz law and different contact laws are considered for the loading and unloading phases. Stiffness effects of all layers along with the effect of plate thickness on contact stiffness are considered. The obtained nonlinear finite element governing equations are solved by making use of an iterative algorithm at each time step. The results of the present study are compared with the experimental results in other references, and it is proved that the results are valid. Finally, the effect of auxetic core, core Poisson's ratio, SMA wires, and indenter energy on impact response of composite sandwich plat are investigated. The results show that the auxetic core increases the apparent stiffness of the contact area that causes an increase in impact forces and a decrease in the lateral deflection and impact duration. Besides, the SMA can absorb a remarkable portion of the stored impact-induced strain energy due to the superelastic and hysteretic natures of the SMA material, which results in increasing impact strength of the sandwich plate and decreasing the damage caused due to the impact.