مطالعه تجربي و مدل سازي رياضي تغييرشكل ورق هاي مستطيلي تحت بار ضربه اي

Experimental Study and Mathematical Modeling of Deformation of Rectangular Plates under Impact Load

هدف از اين پژوهش، مطالعه تجربي و مدل سازي تغييرشكل پلاستيك ورق هاي مستطيلي تحت بارگذاري ضربه اي با نرخ پايين توسط سامانه چكش پرتابه اي است. در بخش تجربي، براي بررسي رفتار مكانيكي ورق هاي فولادي و آلومينيومي نسبت به بار وارده، آزمايش هايي روي آن‌ها در سطوح انرژي متفاوت انجام مي شود. بخش مدل سازي اين تحقيق شامل، ارايه يك تابع صريح براي داده هاي آزمايشگاهي با استفاده از روش تجزيه مقادير منفرد، بر اساس پارامترهاي بي‌بعد و همچنين طراحي و مدل سازي چند هدفي سيستم استنتاج فازي- عصبي تطبيقي با استفاده از روش الگوريتم ژنتيك است. به‌طوركلي هدف از مدل سازي، پيش‌بيني قابل‌اطمينان و رضايت‌بخش نسبت خيز مركز ورق به ضخامت آن تحت بارگذاري ضربه اي است. براي اعتبار سنجي نتايج به‌دست‌آمده، مقايسه اي بين نتايج مدل سازي و داده هاي تجربي انجام مي شود. بررسي خطاي داده هاي آموزشي و پيش‌بيني بر اساس مجذور ميانگين مربعات خطاها و ضريب تبيين نشان مي‌دهد كه نتايج به‌دست‌آمده از مدل سازي بهينه سيستم استنتاج فازي- عصبي، نسبت به مدل سازي رياضي با روش تجزيه مقادير منفرد به نتايج تجربي نزديك تر است، با اين تفاوت كه درروش تجزيه مقادير منفرد يك تابع رياضي براي دادهاي تجربي ارايه مي شود؛ بنابراين، استفاده از روش هاي مدل سازي ارايه‌شده براي نسبت خيز مركز ورق به ضخامت آن تحت بارگذاري ضربه اي مطلوب است.

The purpose of this work is to perform an experimental study and also modeling the plastic deformation of rectangular plates under a low-rate impact loading by the drop hammer system. In the experimental section, some experiments are conducted on the rectangular plates with different levels of energy to survey the mechanical behavior of the steel and aluminum plates according to the applied load. The modeling section consists of presenting an explicit function for the experimental data by singular value decomposition (SVD) based on dimensionless parameters, and also the multi-objective modeling and design of the adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) by genetic algorithm. Generally, the aim of modeling is a reliable and satisfactory prediction of the deflection-thickness ratio of plates under impact loads. A comparison is made between the modeling results and experimental data in order to validate the results. Investigation of the training and prediction data errors, which is based upon the root-mean-square error (RMSE) and coefficient of determination (R2), shows that the results of the optimal design of ANFIS are closer to the experimental results of mathematical modeling by the SVD method, with the exception that a mathematical function based on the experimental data is presented by the SVD method.