مدل سازی جدایش در برخورد صفحات فلزی با در نظر گرفتن اثر دما، نرخ کرنش و آسیب | ||
مکانیک سازه ها و شاره ها | ||
مقاله 4، دوره 5، شماره 3، مهر 1394، صفحه 39-50 اصل مقاله (1.77 M) | ||
نوع مقاله: مقاله مستقل | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/jsfm.2015.555 | ||
نویسندگان | ||
مصطفی باغانی* 1؛ محمدرضا ذاکرزاده1؛ مجید بنی اسدی2 | ||
1استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک دانشکده های فنی دانشگاه تهران | ||
2استادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشکده های فنی دانشگاه تهران | ||
چکیده | ||
در این مقاله تغییر شکل پلاستیک وابسته به دما و نرخ کرنش مواد در آزمایش برخورد صفحات، به کمک روش های عددی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این مدلسازی، استفاده از مدل های گوناگون کارسختی، مدول برشی و شکست دینامیکی برای به دست آوردن نزدیکترین نتایج به نتایج آزمایشگاهی میباشد. کاربرد آزمایش برخورد صفحات، بررسی رفتار مواد در نرخ کرنشهای بالا در حالت ایدهآل کرنش تک محوره میباشد. به کمک این آزمایش میتوان مدلهای ارائه شده گوناگون در زمینه رفتار مواد از قبیل مدلهای کارسختی و شکست دینامیکی را اعتبارسنجی نموده و برخی ضرایب مادی مورد نیاز را استخراج نمود. برای شبیه سازی عددی مساله از روش گسستهسازی عددی حجم محدود با میدان جابجا شده روی مکان و زمان فوننیومن استفاده شده است. همچنین از لزجت مصنوعی به منظور کاهش جهش ناگهانی و غیر واقعی در مقادیر تنش یا کرنش بین سلول های ماده استفاده میگردد. مدلهای کارسختی استفاده شده عبارتند از مدل الاستوپلاستیک کامل، جانسون-کوک (JC) و زیریلی-آرمسترانگ (ZA). همچنین از مدل تالر-باچر بهبودیافته نیز برای مدلسازی رفتار شکست دینامیکی ماده استفاده شده است. در این مقاله، در سه مثال اثر تغییر معادله ساختاری کارسختی و مدول برشی بر جدایش، در برخورد صفحه پرتابه و صفحه هدف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و همچنین دو روش مدلسازی عددی به کمک مدل های دیگر مقایسه شده است. از بین مدل های بررسی شده در این مقاله، استفاده از معادله ساختاری JC و مدل شکست تالر-باچر بهبود یافته و رابطه مدول برشی اشتاینبرگ منجر به نتایج دقیق تری شده است. | ||
کلیدواژهها | ||
آزمایش برخورد صفحات؛ پدیده جدایش؛ نرخ کرنش؛ امواج الاستوپلاستیک | ||
مراجع | ||
[1] Zukas JA (1990) High velocity impact dynamics. Wiley-Interscience. [2] Antoun T, Seaman L, Curran D () Dynamic failure of materials. Compilation of Russian spall data, Technical Report No. DSWA-TR-96-77-V2, Defence Special Weapons Agency, Alexandria, VA, 2: 1998. [3] Hanim S, Klepaczko JR (1999) Numerical study of spalling in an aluminum alloy 7020-T6. Int J Impact Eng 22(7): 649-673. [4] Czarnota C, Jacques N, Mercier S, Molinari A (2008) Modelling of dynamic ductile fracture and application to the simulation of plate impact tests on tantalum. J Phys Chem Solids 56(4): 1624-1650. [5] Ikkurthi V, Chaturvedi S (2004) Use of different damage models for simulating impact-driven spallation in metal plates. Int J Impact Eng 30(3): 275-301. [6] Bonora N, Milella PP (2001) Constitutive modeling for ductile metals behavior incorporating strain rate, temperature and damage mechanics. Int J Impact Eng 26(1–10): 53-64. [7] Wang Y, He H, Wang L (2013) Critical damage evolution model for spall failure of ductile metals. Mech Mater 56(0): 131-141. [8] Wilkins ML (1999) Computer simulation of dynamic phenomena. Springer Science & Business Media [9] Lukyanov AA (2008) Constitutive behaviour of anisotropic materials under shock loading. Int J Plasticity 24(1): 140-167. [10] Guinan MW, Steinberg DJ (1974) Pressure and temperature derivatives of the isotropic polycrystalline shear modulus for 65 elements. J Phys Chem Solids 35(11): 1501-1512. [11] Johnson GR, Cook WH (1983) A constitutive model and data for metals subjected to large strains, high strain rates and high temperatures. in Proceeding of, The Netherlands, 541-547. [12] Zerilli FJ, Armstrong RW (1987) Dislocation mechanics based constitutive relations for material dynamics calculations. J Appl Phys 61(5): 1816-1825. [13] Pérez-Bergquist SJ, Gray GR, Cerreta EK, Trujillo CP, Pérez-Bergquist A (2011) The dynamic and quasi-static mechanical response of three aluminum armor alloys: 5059, 5083 and 7039. Mat Sci Eng A-Struct 528(29): 8733-8741. [14] Panov V (2006) Modelling of behaviour of metals at high strain rates. [15] Tuler FR, Butcher BM (1968) A criterion for the time dependence of dynamic fracture. Int J Fracture Mech 4(4): 431-437. [16] Gilman JJ, Tuler FR (1970) Dynamic fracture by spallation in metals. Int J Fracture Mech 6(2): 169-182. [17] Steinberg D, Cochran S, Guinan M (1980) A constitutive model for metals applicable at high strain rate. J Appl Phys 51(3): 1498-1504. [18] Zukas J, Nicholas T, Swift H, Greszczuk L, Curran D, Malvern L (1983) Impact dynamics. J Appl Mech-T Asme 50: 702. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,870 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,837 |