Analiza numeryczna procesu perforacji wybranych struktur cienkościennych

• Autorzy: Popławski Arkadiusz , Piskorz Weronika

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.6958

Warianty tytułu

EN

Perforation analysis of selected thin-walled structures

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy wielowariantowych analiz numerycznych trzech cienkościennych struktur przestrzennych o topologiach: plastra miodu, prostokątnej i auksetycznej. Analizy właściwe poprzedzono doborem materiału, z którego potencjalnie struktury mogłyby zostać wytworzone. Optymalny materiał wybrano spośród trzech materiałów metalicznych, dla których dostępny był zaawansowany model konstytutywny materiału oraz model zniszczenia. Wykorzystanie właściwego modelu pozwoliło na uwzględnienie wielu zjawisk podczas bardzo złożonego procesu perforacji, co przekłada się na jakość i trafność uzyskanych rezultatów badań numerycznych. Zasadnicze analizy numeryczne prowadzone po etapie doboru materiału skupiały się na analizie wytrzymałości struktur w procesie ich perforacji obiektami w postaci kulki o średnicy 10 mm. Trzy obiekty uderzające w struktury rozmieszczono w taki sposób, aby uwzględnić wpływ miejsca uderzenia na proces perforacji. Na podstawie pomiaru głębokości perforacji kulek oraz analizy obszaru oddziaływania na strukturę wytypowano najbardziej wytrzymałą topologię. W kolejnym etapie przeprowadzono dodatkowe analizy numeryczne, które pozwoliły na określenie efektywności struktury oraz oszacowanie jej granicy balistycznej.

EN

The paper concerns multivariate numerical analyses of three thin-walled three-dimensional structures of honeycomb, rec-tangular and auxetic topologies. The analyses were preceded by the selection of the material from which the structures could potential-ly be made. The most optimal material was selected from three metallic materials for which an advanced constitutive material model and a failure model were available. The use of an appropriate model has allowed a number of phenomena to be taken into account during the very complex perforation process, which translates into the quality and accuracy of the numerical results obtained. The main numerical analyses, carried out after the material selection stage, were focused on the analysis of the strength of the structures in the process of their perforation with objects in the form of a ball with a diameter of 10 mm. The three objects hitting the structures were arranged in such a way as to take into account the influence of the impact location on the perforation process. Based on the measurement of the perforation depth of the balls and the analysis of the area of impact on the structure, the most strength topology was selected. In the next step, additional numerical analyses were carried out to determine the effectiveness of the structure and to estimate its ballistic limit.

Słowa kluczowe

PL

proces perforacji; struktura plastra miodu; struktura prostokątna; struktury auksetyczne; metoda elementów skończonych; granica balistyczna

EN

perforation process; honeycomb structure; rectangular structure; auxetic structures; finite element method; ballistic limit

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 70, nr 1
• Strony: 63--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Popławski Arkadiusz

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Instytut Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-7494-8975

autor

Piskorz Weronika

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Inżynierii Mechanicznej, Instytut Mechaniki i Inżynierii Obliczeniowej, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Bischoff M., Bletzinger K., Wall W.A., Ramm E., Models and Finite Elements for Thin‐Walled Structures, Part 2. Solids and Structures, [in:] Encyclopedia of Computational Mechanics, John Wiley & Sons, USA 2004, https://doi.org/10.1002/0470091355.ecm026 [dostęp 6.10.2018].
• [2] Liable C.R., Ballistic Materials and Penetration Mechanics, Elsevier Scientific Publishing Company, 1980.
• [3] Popławski A., Eksperymentalno-numeryczne wyznaczanie odkształceń niszczących stali Armox 500T w złożonych stanach naprężenia, (praca doktorska), Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 2016.
• [4] Banaś K., Metoda elementów skończonych - wprowadzenie do MES, 2012, http://www.metal.agh.edu.pl/~banas/wprowadzenie_do_MES.pdf [dostęp: 2.04.2019].
• [5] Budzyński A., Krótki wstęp do zastosowania Metody Elementów Skończonych (MES) do numerycznych obliczeń inżynierskich, GM View, 5/2006, Wrocław 2006.
• [6] Pamin J., MES w zagadnieniach nieliniowych, https://www.l5.pk.edu.pl/~jpamin/dyd/MK/nielin_MK1.pdf [dostęp: 2.04.2019].
• [7] Rokach I., Nieliniowe zagadnienia w SWS, http://www.tu.kielce.pl/~rokach/instr/mes2_wyklad_6.pdf [dostęp: 2.04.2019].
• [8] Kłysz S., Charakterystyki wybranych materiałów — materiały lotnicze, [w:] Podstawy wytrzymałości materiałów, Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych, 2015.
• [9] Krasicka-Cydzik E., Mstowski J., Ciupik F.L., Materiały implantowe: stal a stopy tytanu, http://lfc.com.pl/wp-content/uploads/2016/08/materialy-implantowe.pdf [dostęp: 5.05.2019].
• [10] SSAB, Armox® 500T, https://www.ssab.pl/produkty/marki/armox/armox-500t [dostęp: 5.05.2019].
• [11] Livermore Software Technology Corporation. Ls-Dyna keyword user’s manual, Livermore, California: LSTC, 2014.