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

كامپوزيت‌ها به دليل استحكام بالا و وزن كم در انواع مختلفي از سازه‌ها از جمله توربين‌ها، موشك‌ها، اتومبيل‌ها و موارد ديگر كاربرد دارند و ممكن است تحت بارگذاري ديناميكي قرار گيرند. بنابراين به منظور طراحي مناسب سازه، اطلاع از رفتار مكانيكي مواد كامپوزيتي در بارگذاري‌هاي ديناميكي مهم مي‌باشد. دستگاه تست هاپكينسون فشاري ابزاري بسيار مناسب براي مطالعـه‌ي رفتـار دينـاميكي مـواد در نرخ كرنش‌هاي بالا مي‌باشد. در اين مقاله اصول طراحي دستگاه هاپكينسون فشاري براي نمونه‌هاي كامپوزيتي بررسي و به منظور تعيين رفتار ديناميكي اينگونه مواد، اين دستگاه در كد تجاري آباكوس شبيه‌سازي شده است. رفتار نمونه‌ي كامپوزيتي S-2 glass/sc15 epoxy در جهت ضخامت توسط دستگاه هاپكينسون فشاري طراحي‌شده شبيه‌سازي شده است. براي ايجاد شكل موج حادثه مناسب و برقراري شرط نرخ كرنش ثابت و تعادل تنش ديناميكي، پارامترهاي تاثيرگذار از جمله قطر و ضخامت شكل دهنده پالس و طول ميله‌ي ضربه‌زن مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين با مقايسه‌ي امواج حاصل از شبيه‌سازي با نتايج تجربي اين نمونه كامپوزيتي، شبيه‌سازي دستگاه هاپكينسون فشاري صحت سنجي شده است. در نهايت با استفاده از شكل‌دهنده موج از جنس مس با ابعاد مناسب، موج حادثه مناسب براي نمونه S2 glass/sc15 epoxy در دو نرخ كرنش s^-1 550 و s^-1 2250 ايجاد شده است كه شرايط نرخ كرنش ثابت و تعادل ديناميكي در دو نرخ كرنش برقرار شده است.