چکیده مقاله
افزایش نیاز به خودروهای زرهی سبک وزن با سطح حفاظتی بالا، توجه پژوهشگران را به استفاده از سامانه های چندلایه متشکل از مواد پیشرفته معطوف کرده است در این پژوهش، عملکرد بالستیکی پنل های بدنه خودروهای زرهی تقویت شده با ساختار هیبریدی شامل سرامیک بورن کاربید B₄C و کامپوزیت پلیمر تقویت شده با الیاف کربن CFRP به صورت عددی بررسی و بهینه سازی شده است مدل سازی عددی با استفاده از تحلیل دینامیکی صریح در نرم افزار ABAQUS انجام شده و ساختاری چندلایه شامل ورق فولادی پشتیبان، لایه سرامیکی B₄C به عنوان لایه برخورد اولیه، و لایه CFRP به منظور جذب انرژی ضربه در نظر گرفته شده است برای شبیه سازی رفتار مواد، به ترتیب از مدل جانسون کوک برای فولاد، مدل جانسون هولم کویست JH ۲ برای سرامیک بورن کاربید و مدل آسیب پیشرونده برای کامپوزیت CFRP استفاده شده است تاثیر تغییر ضخامت لایه B₄C در بازه ۱۸ تا ۲۰ میلی متر و ضخامت CFRP در بازه ۲ تا ۳ میلی متر بر توزیع تنش، نیروی ضربه، جذب انرژی و جابجایی کل سازه تحت برخورد بالستیکی با سرعت اولیه ۱۲۰ متر بر ثانیه به صورت سیستماتیک بررسی شده است نتایج عددی نشان می دهد که افزایش ضخامت بورن کاربید موجب کاهش قابل توجه انتقال تنش و تغییرشکل پلاستیک در ورق فولادی پشتیبان شده و بازه بهینه ای از ضخامت در محدوده ۱۹ تا ۲۰ میلی متر ایجاد می کند همچنین افزایش ضخامت لایه CFRP از ۲ به ۳ میلی متر باعث کاهش نیروی بیشینه ضربه و توزیع یکنواخت تر تنش در ساختار چندلایه می شود ترکیب بهینه شامل لایه B₄C با ضخامت ۲۰ میلی متر و CFRP با ضخامت ۳ میلی متر، بهترین عملکرد بالستیکی را با کاهش حدود ۱۷ درصدی جابجایی کل و ۱۵ درصدی نیروی بیشینه برخورد نسبت به پیکربندی های نازک تر ارائه می دهد یافته های این پژوهش نشان دهنده نقش کلیدی ساختارهای هیبریدی سرامیک کامپوزیت در دستیابی هم زمان به مقاومت بالستیکی بالا و کاهش وزن سازه است و می تواند به عنوان یک راهنمای طراحی عملی برای توسعه پنل های زرهی سبک وزن در کاربردهای خودرویی نظامی و امنیتی مورد استفاده قرار گیرد
کلیدواژهها
نویسندگان
آرمان گراوند
دانشجوی دکتری طراحی کاربردی ، مهندسی مکانیک ، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه آزاد اسلامی ،واحد تهران جنوب
آرمان گراوند
دانشجوی دکتری طراحی کاربردی ، مهندسی مکانیک ، دانشکده فنی و مهندسی ، دانشگاه آزاد اسلامی ،واحد تهران جنوب
شیوه ارجاع
گراوند، آرمان،1405،بهینه سازی حفاظت بالستیکی بدنه خودرو با استفاده از لایه های سرامیکی–کامپوزیتی،سی و یکمین کنفرانس ملی مهندسی برق، کامپیوتر و مکانیک،شیروان
ارائهشده در
مجموعه مقالات سی و یکمین کنفرانس ملی مهندسی برق، کامپیوتر و مکانیک30 تیر 1405 · شیروان