Zastosowanie elementów ze spienionych metali jako zabezpieczeń konstrukcji przed działaniem obciążeń udarowych

• Autorzy: Ruchwa M.

Warianty tytułu

EN

Application of elements made of metallic foams as the structural protection against impulsive loads

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Specyficzne właściwości mechaniczne spienionych metali stwarzają możliwość zastosowania elementów wykonanych z materiałów tego typu jako zabezpieczeń konstrukcji nośnych, pochłaniających energię obciążeń udarowych. W pracy zwrócono uwagę na właściwości spienionych metali, możliwości zastosowań oraz konieczność stosowania odpowiednich modeli materiałowych w przypadku numerycznej analizy konstrukcji. Zaprezentowano również przykład analizy numerycznej ilustrującej skutek jaki można osiągnąć, stosując zabezpieczenie konstrukcji żelbetowej w postaci trójwarstwowej aluminiowej płyty o spienionym wypełnieniu. W analizie przewidziane były dwa przypadki obciążenia konstrukcji, w postaci oddziaływania powybuchowej fali uderzeniowej oraz uderzenia przez mały pojazd. Zadanie zostało rozwiązane przy pomocy Metody Elementów Skończonych, poprzez bezpośrednie jawne całkowanie równań ruchu. W obu przypadkach obciążenia uzyskano korzystniejszy rozkład końcowych uszkodzeń materiałowych konstrukcji w porównaniu z odpowiedzią konstrukcji bez zabezpieczenia. Wyniki przeprowadzonej analizy potwierdzają korzystny udział zabezpieczeń ze spienionych metali w pochłanianiu energii obciążeń udarowych.

EN

Particular mechanical characteristics of metallic foams enable the use of elements made of such materials as the protections of load carrying structures absorbing the energy of impulsive loads. In this study special attention was focused on the characteristics of metallic foams, the possibility of their application and the necessity to apply adequate material models for numerical analyses purposes. An example of numerical analysis was also presented in order to describe the results of reinforced structure protection realized as a three-layer aluminum plate filled with metallic foam. Two load cases were analyzed: an impulsive load produced by an explosion and an impact by a small vehicle. The problem was solved by FEM by direct integration of a system of equations of motion. In both load cases the results (i.e. the distribution of damages) were more advantageous for structures with protection. The results of performed analyses confirm the positive effect of the application of protections realized with metallic foams to absorb the energy of impulsive loads.

Słowa kluczowe

PL

metal spieniony; obciążenie udarowe; zabezpieczenie konstrukcji; MES (metoda elementów skończonych)

EN

metallic foam; impulsive load; structure protection; FEM

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: z. 58, nr 3/III
• Strony: 57--64
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., il.

Twórcy

autor

Ruchwa M.

• Politechnika Koszalińska,

Bibliografia

• [1] Sobczak J.: Kompendium wiedzy o metalowych strukturach komórkowych stosowanych w nowoczesnym projektowaniu technicznym. Wyd. Instytutu Odlewnictwa, Kraków, 1998.
• [2] Peroni L., Avalle M., Peroni M.: The mechanical behaviour of aluminium foam structures in different loading conditions. International Journal of Impact Engineering, 2008, 35, pp. 644-658.
• [3] Jing L., Wang Z., Ning J., Zhao L.: The dynamic response of sandwich beams with open-cell metal foam cores. Composites: Part B, 2011, Vol. 42 (1), pp. 1-10.
• [4] Ruchwa M.: Ocena odporności konstrukcji żelbetowej na działanie wybuchu. Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej, 2010, Vol. LIX, 4 (660), s. 269-280.
• [5] Belytschko T., Liu W.K., Moran B.: Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures. John Wiley & Sons, 2000.
• [6] Hanssen A.G., Hopperstad O.S., Langseth M., Ilstad H.: Validation of constitutive models applicable to aluminium foams. International Journal of Mechanical Sciences, 2002, 44, pp. 359-406.
• [7] Deshpande V.S., Fleck N.A.: Isotropic constitutive models for metallic foams. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 2000, 48, pp. 1253-1283.
• [8] Abaqus Analysis User's Manual. Dassault Systèmes Simulia Corp., Providence 2010.
• [9] Hallquist J.O.: LS-DYNA Theory Manual. Livermore Software Technology Corp., Livermore, 2006.