جلسه دفاع از رساله: آقای عمار بیات، گروه آموزشی طراحی کاربردی
 خلاصه خبر: تحلیل تئوری، تجربی و عددی اهداف بتنی سبک هوادهی شده مسلح به الیاف پلیمری تحت نفوذ پرتابه
چکیده: مقاومت هدفهای بتنی در برابر نفوذ پرتابه های با سرعت بالا یکی از موضوعات مهم و ارزشمند امنیت ملی است و زمینه طراحی سازه هایی هست که در صورت طراحی ناصحیح موجب فاجعه میشوند. روشهای زیادی توسعه داده‌شده است تا به‌طور صحیح این نوع مسائل را تحلیل کنند. اخیراً تعدادی از کدهای عددی و مدلهای ساختاری برای تحلیل ضربه و نفوذ در هدفهای بتنی استفاده‌شده است. با افزایش تقاضا برای سازههای با وزن پایین، محققان و صنعت علاقه مند به کاربرد فوم بتن‌ها در صنعت ساخت‌وساز شدهاند و به‌طور مداوم در حال افزایش است. فوم بتن‌ها محدود به استفاده در پارتیشن‌بندی دیوارها، عایقهای حرارتی و پرکننده درگذشته کاربرد داشتند. فوم بتن ها به‌عنوان بتن سلولار یا بتن سبک هستند که نوعی از بتن با ملات سیمان، ماسه، آب و حباب بدون سنگدانه درشت هستند. در طی دو دهه اخیر با دانستن اساس فوم بتن، محققین پارامترهای مؤثر در عملکرد فوم بتن ها با یا بدون الیاف و تلاش برای استفاده آنها در سازه ها را مطالعه کردهاند. بتن سبک هوادار اتوکلاو شده را می‌توان نوعی فوم بتن دانست با این تفاوت که در آن به‌جای فوم از پودر آلومینیوم برای تولید حباب استفاده می‌شود.
ایده اصلی این رساله به بررسی نفوذ گلوله در اهداف بتنی سبک و پانل‌های ساندویچی تقویت شده با الیاف کامپوزیتی/ فلزی، مربوط می‌شود. به‌طور کلی این پژوهش در سه قسمت تجربی، تحلیلی و عددی انجام‌گرفته است.
در قسمت تجربی، بر روی نمونه‌های برش خورده بتن سبک هوادار اتوکلاو شده و نمونه‌های پانل ساندویچی تقویت‌شده با لایه‌های کامپوزیتی و پانل ساندویچی تقویت‌شده با لایه‌های کامپوزیتی/آلومینیومی، تست‌های نفوذ شبه استاتیکی، تست‌های خمش سه‌نقطه‌ای و همچنین تست‌های سرعت حد بالستیک انجام‌گرفته شد. همچنین در تست خمش با استفاده از دوربین سرعت بالا توزیع تنش و رشد ترک دنبال شد. نتایج نشانده بیشترین جذب انرژی توسط پانل‌های ساندویچی تقویت‌شده با لایه‌های کامپوزیتی و آلومینیومی بود. علاوه بر این در تست های نفوذ شبه استاتیکی، پارامترهای مختلف مؤثر در جذب انرژی پانل‌های ساندویچی از قبیل اثر هندسه دماغه (سرتخت، مخروطی، اجایو و کروی)، قطر نفوذکننده (10 و 20 میلی‌متر) و شرایط مرزی مختلف، بررسی و تحلیل شد. نتایج نشان داد که هر دو اثر شرایط مرزی و قطر نفوذکننده تاثیر چشمگیری در جذب انرژی دارند در حالی که هندسه دماغه تاثیر بسزایی در جذب انرژی ندارد. با استفاده از نتایج بدست آمده، پانل‌های ساندویچی تقویت‌شده با لایه‌های کامپوزیتی/آلومینیومی و نمونه‌های تقویت نشده جهت تست‌های سرعت بالستیک انتخاب شدند. سرعت ورودی و باقیمانده اندازه‌گیری و ثبت شد. جهت بررسی اثر هندسه پرتابه تحت سه هندسه متفاوت مخروطی، سر تخت و اجایو، فقط نمونه‌های تقویت نشده انتخاب شدند و نتایج نشان داد که کمترین سرعت حد بالستیک مربوط به پرتابه با هندسه دماغه مخروطی می‌باشد هر چند تفاوت آن با دیگر هندسه‌ها زیاد نبود. علاوه بر این، در این قسمت، اثر هندسه پرتابه بر عمق نفوذ نیز بررسی شد و نتایج نشان داد که در انرژهای ورودی ثابت، بیشترین عمق نفوذ مربوط به پرتابه مخروطی است.
الگوهای تغییر فرم و مکانیزم‌های جذب انرژی زیر بر مبنای مشاهدات صورت گرفته از آزمایش‌ها تعیین گردیده است:
انرژی جذب شده در پروسه لهیدگی
انرژی جنبشی پلاگ
انرژی شکست کششی
انرژی جذب شده توسط کار اصطکاک
شکل‌گیری پتال آلومینیوم در قسمت پشتی پانل.
در مرحله بعد، بر مبنای مکانيزم های جذب انرژی بالا، يک مدل تحليلی برای پديده نفوذ سرعت بالا با استفاده از روش توازن انرژی پيشنهاد گرديده است. این فرمول برای دو نمونه بتنی سبک هوادار اتو کلاو شده و نمونه پانلی ساندویچی تقویت‌شده با لایه‌های کامپوزیتی و آلومینیومی تحت نفوذ پرتابه سرتخت به صورت فرم بسته و با استفاده از توابع منفرد بدست آمده است.
در ادامه و در قسمت عددی ، فرآیند نفوذ با استفاده از نرم افزار ال اس داینا مورد تحلیل قرار گرفته است. در پایان نتایج بدست آمده از قسمت تحلیلی و عددی با یکدیگر و با نتایج تجربی مقایسه شده است. پس از صحه گذاری نتایج با نتایج تجربی، به صورت موردی به پارامترهای مؤثر پرداخته شده است.
نتایج روشهای تجربی، تحلیلی و عددی انطباق خوبی با یکدیگر دارند.
1 دی 1398 / تعداد نمایش : 1307
|