مطالعه عددی و تجربی آسیب در زره چندمحفظه‌ای ناشی از بارگذاری انفجاری زیرآب تماسی

Abstract

سازه­‌های چندمحفظه‌­ای، دسته‌­ای از زره­‌های چندلایه هستند که به­ دلیل بازدهی مقاومتی بالا در برابر انفجارهای زیرآب، فناوری ساده و هزینه پایین ساخت و قابلیت تعمیرپذیری، به‌­طور گسترده برای محافظت از تجهیزات دریایی استفاده می­‌شوند. مقاله حاضر به مطالعه عددی آسیب ناشی از اتفجار تماسی زیرآب در سازه­‌هایی با ساختار مفهومی متشکل از سه لایه فلزی و دو محفظه مابین می­‌پردازد و بهترین مولفه­‌های ساختاری مادی را پیشنهاد می‌­دهد. برای این منظور مجموعه آزمایش­‌هایی طراحی و به­‌کمک نرم‌­افزار اتوداین شبیه­‌سازی شدند. فرآیند مدل­سازی عددی و خروجی­‌های آن با نتایج یک آزمون تجربی اعتبارسنجی شد. نتایج نشان داد که تمام ساختارهای با محیط‌­های واسط مشابه هوا-هوا و آب-آب در محفظه‌­ها دچار پارگی در لایه آخر شدند. ساختارهای با محیط­ واسط هوا-آب در صورت بهره‌گیری از لایه میانی از جنس St37، پارگی در لایه آخر را تجربه نمی‌­کنند و یک افزایش جذب انرژی قابل ­توجه 62 درصدی را مشروط به­ داشتن لایه جلو St37 نشان می ­دهند. همچنین ساختارهای با محیط­‌های واسط آب-هوا بدون هرنوع پارگی در لایه آخر، همگی موفق عمل کرده و استفاده از لایه میانی St37 در آن­‌ها منجر به کاهش 49 درصدی خیز لایه آخر می­‌شود. همچنین مقایسه عملکرد سازه‌­ها نشان داد که سازه­ای متشکل از لایه‌­های به ­ترتیب Al2024-T3، St37 و St37 و محیط‌­های واسط آب-هوا، هم­زمان بهترین مقادیر را برای خیز حداقلی 6/11 میلی‌­متری در لایه آخر و جذب انرژی ویژه سطحی حداکثری معادل با 6/84 ژول مترمربع بر کیلوگرم نتیجه می­‌دهد.