Wybrane numeryczne metody modelowania obciążenia falą podmuchową podwozia pojazdu terenowego : analiza porównawcza

• Autorzy: Baranowski P. , Małachowski J.

Warianty tytułu

EN

Numerical methods of pressure wave subjected to suspension system of terrain vehicle : comparison analysis

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca ta skupia się na przedstawieniu wyników badań dynamicznej odpowiedzi struktury gumowej na przykładzie koła pojazdu terenowego w warunkach oddziaływania fali podmuchowej. W analizowanym przykładzie wzięto pod uwagę układ zawieszenia wraz z uproszczonym podwoziem rozpatrywanego pojazdu. Mając na uwadze, że w pierwszej kolejności fala ciśnienia pochodząca od detonacji ładunku wybuchowego oddziałuje na oponę, autorzy postanowili odwzorować ten element w sposób jak najbardziej zbliżony do rzeczywistości. W związku z tym model MES podzielono na sześć odrębnych części oraz zaimplementowano do niego układ kordów, których konfiguracja oraz położenie zostały zweryfikowane przy użyciu mikroskopu oraz urządzenia rentgenowskiego. Tak utworzony układ koło-zawieszenie został poddany obciążeniu falą ciśnienia powstałą z eksplozji ładunku wybuchowego. Analizy numeryczne wykonane zostały przy użyciu kodu obliczeniowego LS-Dyna oraz dwóch dostępnych metod numerycznych umożliwiających realizację opisu procesu detonacji, tj. sprzężenia Lagrange-Euler (ALE) oraz metody Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH). W drugiej części badań zbadano odpowiedź struktury gumowej (opony) na zadane dynamiczne obciążenie w postaci fali ciśnienia ze szczególnym zwróceniem uwagi na prędkość odkształceń oraz proces zniszczenia materiału. Dodatkowo porównano wyniki dla dwóch rodzajów ładunku wybuchowego: C4 oraz TNT.

EN

This paper focuses on a rubber structure behaviour assessment under dynamic loading on the example of a terrain suspension system subjected to pressure wave. Due to the fact that pressure wave interacts with the tire, in the first place, it was important to develop a discrete model of it as much similar to the real one as possible. Thus, numerical model of the tire was divided into six different parts with steel cords inside. The non-linear dynamic analyses were performed using the LSDYNA code. In order to simulate the blast wave propagation, the Smoothed Particle Hydrodynamics method and Arbitrary Lagrangian-Eulerian formulation with Jones Wilkins Lee equation defining the explosive material were used. In the second part of investigations, the rubber behaviour under dynamic loading with the strain rate effect and failure process taking into consideration was assessed and compared for TNT and C4 charge.

Słowa kluczowe

PL

wybuch; metoda elementów skończonych; ALE; SPH

EN

explosion; finite element method; ALE; SPH

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 61, nr 3
• Strony: 117--128
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., wykr.

Twórcy

autor

Baranowski P.

autor

Małachowski J.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Katedra Mechaniki i Informatyki Stosowanej, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2,

Bibliografia

• [1] http://en.wikipedia.org/wiki.
• [2] A. Morka i in., Assessment of Passenger Security in Paratransit Buses, Journal of Public Transportation, 8, 2005, 47-63.
• [3] G. Toussaint, R. Durocher, Finite Element Simulation using SPH particles as loading on typical light armoured vehicles, 10th International LS-Dyna Users Conference.
• [4] S. Ochelski i in., Influence of hardness on mechanical properties of elastomers, Journal of KONES , 17, 317-325.
• [5] A. Krawczyk et. al., Mechanics of polymer and composite materials, Science, 1985.
• [6] C. M. Roland, Mechanical behaviour of rubber at high strain rates, Rubber Chemistry and Technology, 79, 429-459.
• [7] W. Chen, F. Lu, D. J. Frew, M. J. Forrestal, Dynamic compressive testing of soft materials, Journal of Applied Mechanics, 69, 2002, 214-223.
• [8] S. J. Quintavalla, S. H. Johnson, Extension of the Bergstrom-Boyce model to high strain rates, Rubber Chemistry and Technology, 77 (5), 2005, 972-981.
• [9] B. Song, W. Chen, One-dimensional dynamic compressive behaviour of EPDM rubber, Journal of Engineering Materials and Technology, 125, 2003, 294-301.
• [10] M. S. Hoo Fat, I. Bekar, High-speed testing and material modelling of unfilled styrene butadiene vulcanizates at impact rates, Journal of Materials Science, 39 (23), 2004, 6885-6899.
• [11] I Bekar, M. S. Hoo Fatt, J. Padovan, Deformation and fracture of rubber under tensile impact loading, Tire Science Technology, 30, 2002, 45.
• [12] N. S. Al-Maliky, D. J. Parry, A freely expanding ring technique for measuring the tensile properties of polymers, Materials Science Technology, 7, 1996, 746-752.
• [13] W. H. Gourdin i in., Development of the electromagnetically launched expanding ring as a highstrain-rate test technique, Review of Scientific Instruments, 60, 1989, 427-432.
• [14] P. Kainradl, F. Händler, Heat Build-Up and Destruction of Vulcanizates under Dynamic Stress, 33, 1960, 1438.
• [15] P. Baranowski, J. Małachowski, T. Niezgoda, Numerical Analysis of Vehicle Suspension System Response Subjected to Blast Wave, Applied Mechanics and Materials, 82, 2011, 728-733.
• [16] P. Baranowski, J. Małachowski, Numerical analysis of vehicle suspension system response subjected to blast wave, Journal of KONES Powertrain and Transport, 18, 1, 2011.
• [17] I. R. Cho i in., Numerical investigation of tire standing wave using 3-D patterned tire model, Journal of Sound and Vibration, 305, 2007, 795-807.
• [18] P. Helnwein i in., A new 3-D finite element model for cord-reinforced rubber composites - application to analysis of automobile tyres, Finite Elements in Analysis and Design, 4, 1993, 1-16. 128 P. Baranowski, J. Małachowski
• [19] B. Pondel, J. Małachowski, Numeryczna analiza pracy opony samochodowej, WAT, Warszawa, 2006.
• [20] J. O. Hallquist, LS-Dyna. Theory manual, California Livermore Software Technology Corporation, 1998.
• [21] M. S. Hoo Fat, X. Ouyang, Integral-based constitutive equation for rubber at high strain rates, International Journal of Solid and Structures, 44, 2007, 6491-6506.
• [22] M. S. Hoo Fat, X. Ouyang, Three-dimensional constitutive equations for Styrene Butadiene Rubber at high strain rates, Mechanics of Materials, 40, 2008, 1-16.
• [23] S. Kolling, P. A., Du Bois, D. J. Benson, A simplified Rubber Model with Damage, 4th LS-DYNA Forum, Bamberg, 2005.
• [24] J. Małachowski, Modelowanie i badania interakcji ciało stałe-gaz przy oddziaływaniu impulsu ciśnienia na elementy konstrukcji rurociągu, BEL Studio, Warszawa, 2010.
• [25] E. Włodarczyk, Wstęp do Mechaniki wybuchu, PWN, Warszawa, 1994.