ارايه مدلي جهت بررسي رفتار انبساط استوانه جدار ضخيم تحت بارگذاري انفجاري داخلي

Introduce a New Model for Expansion Behavior of Thick-Walled Cylinder under Internal Explosive Loading with Numerical Analysis

ارزيابي رفتار استوانه‌هاي جدار ضخيم تحت بارگذاري با نرخ كرنش بالا به دليل كاربردهاي فراوان آن‌ها از اهميت بسزايي برخوردار است. بررسي عملكرد اين‌گونه سازه‌ها بيشتر در حالت استاتيكي و يا شبه ديناميكي انجام‌شده است. از اين‌رو استخراج مدل تحليلي در سازه‌هاي تحت بارگذاري با نرخ بالا و در حوزه پلاستيك كامل و حالت ديناميكي، ارزشمند است. هدف اصلي اين مقاله، استخراج مدل تحليلي بر پايه قوانين پلاستيسيته به منظور ارزيابي انبساط استوانه جدار ضخيم همسان گرد تحت انفجار داخلي ماده منفجره تي.اِن‌.تي است. در اين تحقيق، معادلات تنش‌هاي شعاعي و محيطي استوانه از روابط تعادل استخراج و با اعمال شرايط مرزي و هندسي استوانه كه به صورت بارگذاري متغير در نظر گرفته شده است و در حين فرآيند تغيير مي‌نمايد و همچنين اصلاح استحكام ديناميكي ماده با توجه به نرخ كرنش لحظه‌اي، سرعت انبساط به صورت گردشي محاسبه مي‌شود. آنگاه ساير پارامترهاي فرآيند محاسبه و ارزيابي و در گام بعدي به عنوان ورودي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. در انتها، شبيه‌سازي نرم‌افزاري، به منظور بررسي روند كلي نتايج حاصل از مدل‌سازي انجام‌شده است كه تطابق خوبي را نشان مي‌دهد.

Evaluation of thick-walled cylinders behavior under high strain rate loading is of great importance because of their many applications. Most of the studies around these structures were performed in the state of static and quasi-static. Therefore, development of analytical model in structures loaded with high rates in dynamic state and in complete plastic domain is valuable. The main purpose of this article is to derive a mathematical model based on plasticity flow rules in order to assess the expansion behavior of isotropic thick-walled aluminum cylinder containing TNT. Through this, the equations of radial and circumferential stresses derived from equation of equilibrium and then radial velocity could be calculated by iterative procedure applying instantaneous explosion product pressure as boundary conditions which is variable and depend on geometry of cylinder and also modification of dynamic strength at each moment with considering the strain rate. Therefore, strain rate with its effect on dynamic strength is of importance points in this article. After extraction of radial velocity, other process parameters will be determined and used as input data for the next stage. Furthermore, computer simulation was done, which shows good agreement with the analytical results.