تحلیل ضربه کم سرعت ورق کامپوزیتی ویسکوالاستیک دارای لایه های انعطاف‌پذیر با تئوری لایه‌ای و فرمول‌بندی انرژی جدید

Abstract

در مقاله کنونی، پاسخ ورق کامپوزیتی چندلایه ویسکوالاستیک در برابر ضربه کم­سرعت ناشی از برخورد یک جسم کروی صلب، تحلیل شده است. در این راستا، فرمول­بندی جدیدی از انرژی که برای تحلیل ضربه مناسب بوده و انرژی پتانسیل ناشی از فروروی ضربه­زن در ورق را نیز در نظر می­گیرد، برای اولین بار ارائه و استفاده شده است. در تحلیل کنونی، قانون تماس هرتز، ابتدا جهت در نظر گرفتن اثر سختی لایه­های زیرین بر سختی ناحیه تماس، اصلاح شده است. مدل انتگرال سلسله مراتبی ولترا برای توصیف رفتار ویسکوالاستیک مواد به کار رفته و برای مدل­سازی دقیق­تر رفتار ورق، از تئوری لایه­ای دارای توانایی در نظرگرفتن تغییر شکل­پذیری عرضی لایه­ها، استفاده شده است. برای یافتن پاسخ معادلات دیفرانسیلی-انتگرالی حاکم، از ترکیب روش­های اجزای محدود، انتگرال­گیری ذوزنقه­ای و شیوه انتگرال­گیری عددی زمانی نیومارک بهره گرفته شده است. در بخش نتایج، اثر پارامترهای گوناگون رفتار ویسکوالاستیک مواد و نیز سرعت ضربه­زن بر تاریخچه­های زمانی نیروی ضربه، میزان فروروی و خیز ورق مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهند که به دلیل ماهیت میراسازی ساختاری مواد ویسکوالاستیک، سختی ورق و در نتیجه، نیروی ضربه، افزایش یافته ولی خیز دینامیکی بیشینه پدید آمده در ورق و میزان فروروی، کاهش می­یابند. همچنین، در حالت کلی، افزایش نیروی تماس بیانگر افزایش میزان فروروی نمی­باشد.