مدلسازی تئوری و عددی تغییر شکل پرتابه ی استوانه ای در آزمایش ضربه تیلور

مدلسازی و تحلیل برخورد پرتابه استوانه ای به سطح صلب از جمله موضوعاتی است که محققین در حال بررسی این فرآیند به روش های تحلیلی، عددی و آزمایشگاهی می باشند. محاسبه تنش تسلیم دینامیکی مواد از روی ابعاد تغییر شکل یافته پرتابه و تعیین منحنی تنش-کرنش مواد در نرخ کرنش های مختلف باعث توسعه این روش شده است. این روش اولین بار توسط تیلور مورد بررسی واقع شده و آزمایش ضربه تیلور نامیده می شود. در این پروژه با استفاده از تئوری انتشار امواج تنش پلاستیک، تنش محوری حاصل در پرتابه به صورت تابعی از ابعاد هندسی و ضرایب مربوط به خواص ماده پرتابه استخراج شده است، بنابراین به کمک معادله حاصل منحنی تنش-کرنش دینامیکی ماده پرتابه در نرخ کرنش های مختلف قابل محاسبه است. در مدل تحلیلی ارایه شده از مدل رفتار ماده جانسون-کوک (jc) و زریلی-آرم استرونگ (za)، معادله حالت مای گرونایزن برای ماده پرتابه و معیار تسلیم ون مایزز استفاده شده است و همچنین معادلات بقاء جرم، انرژی و اندازه حرکت در پیشانی موج تنش پلاستیک استخراج شده اند. با استفاده از برنامه کامپیوتری نوشته شده به زبان برنامه نویسی matlab معادلات استخراج شده حل شده و در هر مرحله زمانی تنش، کرنش، نرخ کرنش، سرعت ذرات پرتابه، طول ناحیه تغییر شکل یافته و تغییر شکل نیافته پرتابه محاسبه می شود. همچنین به کمک نرم افزار المان محدود آباکوس برخورد پرتابه به سطح صلب، شبیه سازی شده و پارامتر های فوق به روش عددی و شبیه سازی المان محدود استخراج گردیده اند. در انتها نتایج حاصل از مدل تحلیلی با نتایج تجربی موجود در سایر مراجع و نتایج شبیه سازی عددی با نرم افزار آباکوس مقایسه گردیده است. پارامتر های خروجی مدل تحلیلی همخوانی مناسبی با نتایج تجربی و شبیه سازی عددی داشته و منحنی تنش-کرنش دینامیکی حاصل از مدل تحلیلی با منحنی حاصل از مدل های تنش سیلان jc و za مطابقت دارد. لذا این مدل تحلیلی می تواند روش مناسبی برای تعیین منحنی تنش-کرنش دینامیکی در نرخ کرنش های مختلف و محاسبه ابعاد تغییر شکل یافته پرتابه باشد.