بررسي تجربي و عددي نفوذ پرتابه صلب سرتخت در سازه ساندويچي با هسته فوم آلومينيومي

Experimental and numerical investigation of a blunt rigid projectile penetration into a sandwich panel with Aluminum foam core

سازه هاي ساندويچي با رويه فلزي و هسته فوم آلومينيومي، به دليل نسبت استحكام به وزن مناسب و جذب انرژي بالا، به عنوان سازه هاي سبك با قابليت هاي بالستيكي اهميت ويژه اي در صنايع مختلف هوافضا، دريايي، خودروسازي و غيره پيدا كرده اند. در اين تحقيق، با تهيه فوم هاي آلومينيومي با چگالي و ضخامت هاي مختلف و ساخت پانل هاي ساندويچي از ورق هاي آلومينيومي و هسته فوم آلومينيومي، به كمك سيستم پرتابگر گازي، يك سري آزمايش هاي بالستيكي تعريف شده و اثر چگالي و ضخامت فوم و سرعت پرتابه در ميزان جذب انرژي ساختار ساندويچي و حد بالستيك پرتابه مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنين با به كارگيري مدل ماده تعريف شده دشپند- فلك- فوم براي فوم فلزي و تعيين ضرايب آن به كمك نتايج آزمايش هاي تجربي انجام شده روي فوم و نرم افزار متلب، شبيه سازي برخورد و نفوذ پرتابه در ساختار ساندويچي به كمك نرم افزار ال اس داينا انجام شده و نتايج آن با نتايج تجربي مقايسه و صحت سنجي شده است. آزمايش هاي تجربي و مطالعات پارامتريك انجام شده، نشان مي دهد كه ميزان جذب انرژي ساختار ساندويچي با افزايش چگالي و ضخامت فوم و افزايش سرعت برخورد بالا مي رود.

Sandwich panels(structures) of metal surface with aluminum foam core are of great importance in aerospace, naval and automotive industries due to high strength to weigh ratio and high energy absorption characteristics. In this article several aluminum sandwich panels with aluminum foam core having different densities and thickness were designed and tested using light gas gun device. A series of ballistic test were defined in order to determine the effects of density, foam thickness and projectile velocity on energy absorption and ballistic limit velocity of sandwich structures. The material model used for metal foam was Deshpande-Fleck-Foam and coefficients were determined experimentally using foam and Matlab capabilities. Also, numerical simulation using LS-DYNA software were performed. The results of the experiment and numerical simulation were compared and there was a good agreement between experimental investigation and numerical results. Using experimental testes and parametric studies, it is shown that the amount of energy absorption of sandwich structures is increased as density, foam thickness and velocity of the projectile is increased.