بررسی عددی رفتار موج انفجار با محیط های واسط متفاوت

بررسی حالت های واماندگی ورق ها و رفتار سازه های مقاوم در برابر اثر تخریبی موج حاصل از انفجار به دلیل اهمیت آن در طراحی سازه های پایدار در برابر بارگذاری انفجاری، مدت ها است که مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این تحقیق، به بررسی و مقایسه انواع روش های شبیه سازی عددی پرداخته شد و ترکیب دو روش ale و conwep از نقطه نظر دقت در حل مسائل انفجار با درصد خطای کمتر نسبت به دو روش ale و conwep مورد تایید قرار گرفت. با توجه به این که در روش ترکیبی و همچنین روش conwep، وزن معادل tnt برای مواد منفجره مختلف مورد نیاز می باشد، ضریب 14/1 به عنوان وزن معادل tnt برای ماده منفجره c4 بررسی گردید و با استفاده از نمودار تجربی فشار- زمان و رابطه تئوری فشار موج شوک در هوا، این ضریب با درصد خطای مورد قبول، تایید گردید و نمودار فشار و ایمپالس بر حسب زمان برای دو نوع ماده منفجره tnt و c4 با وزن یکسان مورد بررسی قرار گرفت. جهت انتخاب نوع مدل مادی و نوع المان برای بررسی رفتار سازه در نزدیکی خرج انفجاری، از نتایج تجربی بارگذاری ماده منفجره tnt در فاصله نزدیک به ورق فولاد rha استفاده و با روش conwep شبیه سازی گردید. مدل مادی الاستیک- پلاستیک با سخت شوندگی کینماتیکی، ماکزیمم خیز ورق را با درصد خطای قابل قبول، پیش بینی کرد و همچنین، در روش conwep استفاده از المان های solid مورد تایید قرار گرفت. در ادامه، با استفاده از شبیه سازی عددی، رفتار ورق های مربعی کاملا گیردار تحت بارگذاری انفجاری با محیط های واسط پلیمری توسط نرم افزار ls-dyna مورد بررسی قرار گرفت و سعی شد اثر محیط واسط جامد پلیمری از نقطه نظر ضخامت و امپدانس بر تغییرشکل ورق تحقیق شود. با مقایسه نتایج تجربی و تحلیل عددی، صحت مدل ساخته شده برای ورق آلومینیومی در زمینه پیش بینی میزان و چگونگی تغییرشکل ورق و نیز صحت روش آنالیز انجام شده در زمینه پیش بینی حالات واماندگی که ورق در لبه گیردار دچار پارگی می شود تایید شد. رفتار موج شوک در محیط های واسط جامد با دو جنس پلی اتیلن و پلی استایرن مطالعه گردید و مشاهده شد سرعت و فشار موج شوک در لایه پلی اتیلن که امپدانس بیشتری نسبت به لایه پلی استایرن دارد، بیشتر می باشد. در گام بعدی، تغییرشکل ورق در حالتی که فضای بین خرج و ورق از پلی اتیلن و پلی استایرن تشکیل شده است بررسی گردید و مشاهده شد خیز ماندگار ورق با محیط واسط پلی اتیلن بیشتر از پلی استایرن می باشد و با مقایسه نتایج فرم نهایی ورق با محیط واسط هوا، اثر یکنواخت کنندگی لایه پلیمری تحقیق گردید. همچنین مشاهده گردید که لایه پلیمری تحت بارگذاری انفجاری به جای اثر یکنواخت کنندگی، در حالت هایی که ایمپالس نرمالیزه کمتر از 5/0 باشد، اثر متمرکز کنندگی بارگذاری انفجاری را تشدید می کند. با تعیین ناحیه اثر یکنواخت کنندگی لایه پلیمری، رابطه ای بر اساس ضخامت لایه پلیمر، وزن ماده منفجره، فاصله خرج تا ورق، ابعاد ورق و ضخامت آن بر میزان خیز ماندگار ورق با استفاده از تحلیل واریانس به روش rsm ارائه گردید و تاثیر پارامترهای مختلف بر میزان خیز ماندگار ورق مورد بررسی قرار گرفت.