بررسي اثر پارامترهاي ساختاري بر مقاومت به ضربه سرعت بالاي چندلايه هاي اليافي- فلزي

Investigation of Effect of Structural Parameters on High Velocity Impact Resistance of Fiber Metal Laminates

در پژوهش هاي مختلف برتري چندلايه اليافي- فلزي نسبت به آلومينيوم و كامپوزيت تنها تحت بار ضربه اي با سرعت بالا به اثبات رسيده است. در پژوهش حاضر هدف اصلي بررسي ايده اي براي ارتقاي مقاومت به ضربه چندلايه اي اليافي- فلزي تحت ضربه سرعت بالا با تحليل عددي و آزمايش است. با توجه به وجود انواع مختلف مكانيزم هاي جذب انرژي جنبشي پرتابه توسط هدف، در اين پژوهش بر يكي از آنها تمركز شده و با اضافه كردن لايه لاستيك به منظور ايفاكردن نقش جاذب در چندلايه AL/GL/GL/AL به آلومينيوم اجازه خم شدن بيشتر داده مي شود تا جذب انرژي جنبشي پرتابه بيشتر شود و انرژي نفوذ مخصوص افزايش يابد. مواد به كار برده شده در اين پژوهش آلومينيوم 2024-T3، پيش آغشته شيشه/اپوكسي با الياف بافته شده و لاستيك نيتريل بوتادين است. كليه آزمايش ها با دستگاه تفنگ گازي آزمايشگاه ضربه دانشگاه تربيت مدرس تهران و حل عددي با نرم افزار المان محدود ال اس داينا انجام شده است. با استفاده از نتايج حل عددي مي توان خروجي هايي مانند تغييرات نيروي تماسي و تغييرات انرژي هاي مختلف در طول برخورد پرتابه به هدف را استخراج نمود كه از نتايج حاصل از آزمايش به دست نمي آيد. نتايج نشان مي دهد با اضافه كردن لايه لاستيك به چندلايه، آلومينيوم مي تواند بيشتر خم شود. بنابراين انرژي جنبشي بيشتري از پرتابه جذب شده و انرژي نفوذ مخصوص و سرعت حد بالستيك به طور محسوس و موثري افزايش مي يابد.

The preference of fiber–metal laminate over metal and composite has been proved in lots of researches. In the present study, the main goal is to investigate an idea for impact resistance improvement of fiber metal laminates under high-velocity impact by numerical analysis and experiment. Due to the existence of various types of mechanisms for dissipating kinetic energy of projectile in contact with the target, in this research, it has been concentrated on one of them and by adding a rubber layer into AL/GL/GL/AL laminate, it has been allowed more bending to the aluminum layer thereby offering higher dissipating kinetic energy and increased special perforation energy. Materials used in this study are 2024-T3 aluminum alloy, woven glass/ epoxy prepreg and Nitrile butadiene rubber (NBR). All of the tests have been done by a highspeed gas gun in Tarbiat Modarres University and numerical analysis is done with Ls Dyna software. With numerical analysis, it is possible to achieve results such as contact force and different energies variations during the impact of the projectile with the target which cannot be achieved by experiment. The results show that by adding a rubber layer into the laminates, the aluminum layer bend more so more kinetic energy can be dissipated from the projectile. Hence, special perforation energy and ballistic velocity are increased effectively.