مطالعه تجربی و شبیه‌سازی عددی عملکرد کامپوزیت ترموپلاستیک پلی فنیلن سولفاید تقویت شده با الیاف کربن تحت ضربه سرعت بالای گلوله‌های با هندسه مختلف

Abstract

امروزه کامپوزیت های ترموپلاستیک به علت دارا بودن استحکام بالا و وزن کم محبوبیت زیادی در صنایع مختلف پیدا کرده اند. هدف پژوهش حاضر، بررسی عملکرد بالستیکی یک کامپوزیت چهار لایه ترموپلاستیک تحت ضربه سرعت بالا می باشد. این کامپوزیت، از پلیمر پلی فنیلن سولفاید به عنوان ماده زمینه و الیاف کربن به عنوان فاز تقویت کننده بهره می برد. در این پژوهش ابتدا این کامپوزیت با لایه چینی متقارن [0/90/90/0] با استفاده از روش پرس گرم ساخته شده و سپس خواص مکانیکی آن با استفاده از تست کشش بدست آمد. سپس، تست ضربه سرعت بالا بر روی قطعات نمونه انجام شده و با به کارگیری دوربین سرعت بالا، سرعت خروجی گلوله‌ها بدست آمده است. همچنین، شبیه سازی عددی این ضربه سرعت بالا در نرم افزار المان محدود LS-DYNA انجام شد و نتایج آن با داده های تجربی مقایسه و صحت سنجی گردید. در این شبیه سازی از سه گلوله با هندسه مختلف شامل سرکروی، سرتخت و مخروطی استفاده شده است. در نهایت براساس خروجی های عددی و تجربی بدست آمده مشخص گردید که کامپوزیت ساخته شده توانسته به میزان قابل توجهی از انرژی گلوله‌های مورد اصابت را جذب کند. بیشترین میزان این انرژی جذب شده در سرعت اولیه 120 متر بر ثانیه، مربوط به گلوله سرتخت به میزان 67/65 درصد و کمترین آن نیز مربوط به گلوله مخروطی به میزان 66/36 درصد می باشد.

Keywords

• کامپوزیت ترموپلاستیک
• پلی فنیلن سولفاید
• ضربه سرعت بالا
• نرم افزار ls-dyna
• جذب انرژی