شبیه‌سازی عددی نفوذ پرتابه با سرعت بالا در اهداف چندلایه فلزی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران

2 کارشناسی ارشد، دانشگاه فارابی تهران

3 استادیار دانشگاه صنعتی مالک اشتر تهران

چکیده

ایجاد سازه‌های امن، استحکامات و مقاوم‌سازی از اصول مهم پدافند غیرعامل و همچنین در راستای اهداف مبحث بیست و یکم مقررات ملی ساختمان (پدافند غیرعامل) می‌باشد. با توجه به افزایش حوادث غیرطبیعی مانند حملات نظامی و تروریستی در سراسر دنیا، اجرای طرح‌های خاص مهندسی مانند ساخت استحکامات و سازه‌های مقاوم در برابر ضربه و نفوذ پرتابه‌ها، می‌تواند مقاومت سازه‌ها (در حوزه‌های مختلف) را افزایش داده و مانع از صدمه­رسیدن به نفرات، تجهیزات و تاسیسات گردیده و یا میزان خسارات و تلفات را به حداقل رساند. در این ‌مقاله ‌به ‌کمک‌ نرم‌افزار المان‌ محدود LS-DYNA، شبیه‌سازی ‌نفوذ پرتابه با دماغه اجایو در هشت سرعت مختلف (m/s 500 الی1400) در اهداف فلزی یک‌لایه، دولایه ‌و سه‌لایه به منظور بررسی مقاومت بالستیکی سازه و تعیین سرعت باقیمانده پرتابه انجام شده است. در مجموع، 368 فرآیند شبیه‌سازی صورت گرفته است. پرتابه، صلب فرض شده و از مدل مادی جانسون- کوک، برای توصیف رفتار ماده اهداف استفاده شده است. ضخامت کلی اهداف  mm 15 و اهداف چندلایه، به هم چسبیده در نظر گرفته شده‌اند. در ادامه، نتایج شبیه‌سازی با نتایج مدل تحلیلی چن ‌و لی مقایسه شده است. نتایج شبیه‌سازی‌ها نشان داده است که در بعضی از سرعت­های تست­شده، استفاده از اهداف سه‌لایه  به­جای اهداف یک‌لایه با ضخامت معادل می‌تواند مقاومت بالستیکی اهداف را دربرابر نفوذ پرتابه افزایش دهد. با مقایسه نتایج، همخوانی مناسبی بین نتایج شبیه‌سازی و نتایج مدل تحلیلی مشاهده شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

-

  1. - A. Asadi, S. Amireddin, A saedi, and Bahrampour, “The study of blast effect on reinforced concrete structures,” Passive Defense Quarterly, vol. 1, no. 2, Spring 2010.(in Persian)
  2. - T. Borvik, O. S. Hopperstad, T. Berstad, and M. Langseth, “Perforation of12 mm thick steel plates by 20 mm diameter projectiles with flat, hemispherical and conical noses: Part II: numerical simulations,” International Journal of Impact Engineering, vol. 27, no. 1, pp. 37-64, 2002.
  3. - T. Børvik, O. Hopperstad, and K. Pedersen, “Quasi-brittle fracture during structural impact of AA7075-T651 aluminium plates,” Int. J. Impact Eng., 2010.
  4. - S. Dey, T. Borvik, X. Teng, T. Wierzbicki, and O. S. Hopperstad, “On the ballistic resistance of double-layered steel plates: An experimental and numerical investigation,” International Journal of Solids and Structures, vol. 44, no. 20, pp. 6701-6723, 2008.
  5. - S. Dey, T. Borvik, O. S. Hopperstad, J. R. Leinum, and M. Langseth, “The effect of target strength on the perforation of steel plates using three different projectile nose shapes,” International Journal of Impact Engineering, vol. 30, no. 8-9, pp. 1005-1038, 2004.
  6. - A. Arias, J. A. Rodriguez-Martinez, and A. Rusinek, “Numerical simulations of impact behaviour of thin steel plates subjected to cylindrical, conical and hemispherical nondeformable projectiles,” Engineering Fracture Mechanics, vol. 75, no. 6, pp. 1635-1656, 2008.
  7. - X. W. Chen, X. Q. Zhou, and X. L. Li, “On perforation of ductile metallic plates by blunt rigid projectile,” European Journal of Mechanics - A/Solids, vol. 28, no. 2, pp. 273-283, 2009.
  8. - “Int J. Solids Struct.,” vol. 38, pp. 3321–3328, 2001.
  9. - M. A. Iqbal, A. Chakrabarti, S. Beniwal, and N. K. Gupta, “3D numerical simulations of sharp nosed projectile impact on ductile targets,” International Journal of Impact Engineering, vol. 37, pp. 185–195, 2010.
  10. - A. AlaviNia and G. R. Hoseini, “Experimental study of perforation of multi-layered targets,” Materials and Design, vol. 32, pp. 1057–1065, 2011.
  11. - J. A. Zukas, “high velocity impact Dynamics,” Computational Mechanic Associates Towson, Maryland, 1990.
  12. - X. W. Chena, X. L. Huangb, and G. J. Liang, “Comparative analysis of perforation models of metallic plates by rigid sharp-nosed projectiles,”.
  13. - X. W. Chen and Q. M. Li, “Deep penetration of a non-deformable projectile with different geometrical characteristics,” International Journal of Impact Engineering, vol. 27, pp. 619–637, 2002.
  14. - E. A. Flores-Johnson, M. Saleh, and L. Edwards, “Ballistic performance of multi-layered metallic plates impacted by a 7.62-mm APM2 projectile,” International Journal of Impact Engineering, vol. 38, pp.1022-1032, 2011.