مدل‌سازی انتشار امواج جابه‌جایی حاصل از ضربه روی صفحات چندلایه کامپوزیتی

Abstract

در این مقاله، انتشار امواج ناشی از ضربه روی ورق­های کامپوزیتی چندلایه با روش المان محدود مورد بررسی قرار گرفته است. با درنظرگرفتن یک مدل المان محدود ماتریس‏های جرم، سفتی و نیرو به­دست آمده است. معادلات حرکت حاکم بر ورق و ضربه­زننده به­صورت کوپل و با استفاده از دو روش انتگرال­گیری عددی نیومارک و روش نیکلسون حل شده است. برای مدل­سازی نیروی برخورد، از قانون تماس اصلاح­شده هرتز بهره گرفته ‏شده؛ به­طوری­که مدل ایجادشده قابلیت درنظرگرفتن دفعات متعدد بارگذاری و باربرداری در حین برخورد را دارد. در قسمت نتایج بعد از مقایسه دو روش انتگرال­گیری، مقدار بهینه برای پارامترها انتخاب شده است. همگرایی نتایج عددی با افزایش تعداد المان‌ها مورد بررسی قرار گرفته است و اثر شرایط مرزی بر مقدار حداکثر نیروی برخورد و تعداد دفعات برخورد مورد بررسی قرار گرفته است. انتشار امواج ناشی از ضربه برای شرایط مرزی مختلف ورق مورد بررسی قرار گرفته و زمان و چگونگی انتشار امواج و برخورد آن با مرزها و نیز شکل امواج در زمان‌های مختلف از جمله زمان اتمام تماس و زمان رسیدن نیروی تماس به ماکزیمم مقدار به­دست آمده است. تحلیل نتایج مشخص می‌کند که، چگونگی انتشار امواج به شرایط مرزی وابستگی زیادی داشته و به نوع لایه‌گذاری نیز بستگی دارد و سرعت انتشار امواج در جهات مختلف برای ورق کامپوزیتی متفاوت است.