مقاومت بالستیکی پانل‌های ساندویچی با هسته موجدار و رویه‌های آلومینیوم – پلی‌یوریا در برخوردهای پر سرعت - دانشکده فنی و مهندسی
مقاومت بالستیکی پانل‌های ساندویچی با هسته موجدار و رویه‌های آلومینیوم – پلی‌یوریا در برخوردهای پر سرعت
نوع: Type: رساله
مقطع: Segment: دکتری
عنوان: Title: مقاومت بالستیکی پانل‌های ساندویچی با هسته موجدار و رویه‌های آلومینیوم – پلی‌یوریا در برخوردهای پر سرعت
ارائه دهنده: Provider: محمد سلوکی - مهندسی مکانیک
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر علی علوی نیا
اساتید مشاور: Advisory Professors:
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر علیرضا ثابت و دکتر حسین خدارحمی
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 14 - 1405/8/4
مکان ارائه: Place of presentation: آمفی تئاتر دانشکده مهندسی
چکیده: Abstract: این رساله با هدف بهبود مقاومت بالستیکی پانل‌های ساندویچی، به بررسی و بهینه‌سازی پیکربندی نوینی از پانل‌های ساندویچی با رویه‌های ترکیبی فلز-پلیمر و هسته‌های موجدار می‌پردازد. نوآوری اصلی در استفاده همزمان از سه راهکار است: هسته‌های موجدار نیم‌استوانه‌ای و نیم‌کروی برای انحراف مسیر پرتابه، رویه‌های پلی‌یوریا به‌عنوان لایه‌های جاذب انرژی و چندلایه‌سازی هسته برای مقابله با نقاط ضعف موج¬ها با بهره‌گیری از روش طراحی آزمایش تاگوچی، ۱۸ نوع پانل براساس ضخامت لایه‌ها، شعاع انحنای موج (۱۰ و ۲۰ میلی‌متر)، تعداد لایه‌های هسته (تک و دولایه) و محل برخورد پرتابه (قله، دره و شیب موج) تعریف و ساخته شدند. آزمایش‌های بالستیک با تفنگ گازی ۲۵ میلی‌متری انجام و سرعت حد بالستیک سازه‌ها محاسبه شد. هم¬چنین، شبیه‌سازی اجزای محدود سه‌بعدی در نرم‌افزار ال‌اس‌داینا انجام و پس از اعتبارسنجی، سرعت حد بالستیک برای تمامی ۱۸ پیکربندی استخراج گردید. سهم هر لایه در کاهش سرعت پرتابه نیز به‌صورت گام‌به‌گام محاسبه شد. در نهایت، با روش بهینه‌سازی تاگوچی، سه تابع هدف (استحکام هدف، جرم هدف، نسبت انرژی جذب‌شده به جرم) به‌صورت همزمان تحلیل و ضخامت‌های بهینه تعیین گردید. نتایج نشان داد که مکانیزم‌های اصلی جذب انرژی شامل تغییر شکل پلاستیک هسته، پتالینگ در لایه پشتی و کشش‌پذیری بالای پلی‌یوریا هستند. هسته نیم‌استوانه‌ای نسبت به نیم‌کروی مقاومت بیشتری داشت و سرعت حد بالستیک را حدود ۱/۱۴ درصد افزایش داد. برخورد در وسط انحنا (موج) بهترین عملکرد را داشته و حد بالستیک را تا ۲۴ درصد نسبت به برخورد در دره افزایش داد. استفاده از لایه دوم هسته، بهبود مقاومت بالستیکی حدود 2/3 درصد برای هسته نیم‌استوانه‌ای و حدود 7/6 درصد برای نیم‌کروی را به همراه داشت. لایه پلی‌یوریا با استهلاک انرژی و ایجاد مانع در برابر ترک‌خوردگی، سرعت حد بالستیک را ۳۲/۲۲ درصد افزایش داد. تحلیل بهینه‌سازی نشان داد ضخامت پلی‌یوریا با ضریب تأثیر 5/35 درصد عاملی مهم در افزایش استحکام بالستیکی است و پس از آن شعاع انحنای موج (1/26 درصد) و ضخامت آلومینیوم (۶/25 درصد) قرار می‌گیرند. ضخامت‌های بهینه برای آلومینیوم رویه جلویی، پلی‌یوریا، هسته آلومینیومی، پلی‌یوریا و آلومینیوم رویه پشتی به‌ترتیب ۲، ۱، 5/0، ۱ و ۲ میلی‌متر تعیین شد. در جمع‌بندی، این پژوهش با معرفی یک پیکربندی نوین از پانل‌های ساندویچی، گامی مؤثر در جهت توسعه زره‌های سبک و کارآمد برداشته و ضمن افزایش قابل‌توجه مقاومت بالستیکی (تا حدود ۳۰ درصد در برخی پیکربندی‌ها)، افزایش جرم را به‌حداقل رسانده است.