دانلود رایگان ترجمه مقاله پاسخ کامپوزیت تقویت شده با الیاف به بارهای انفجاری زیر آب – الزویر 2007

مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1. مقدمه
مواجه با بارهاي ضربه ايي شديد،خطر عمده ايي است كه ساختارهاي شناور و ناوها را تهديد مي كند كه مي تواند به دليل انفجار زيرآبي مين يا اژدر، اصابت ساختار به شي نيمه غوطه ور در آب و يا فشار كوبيدگي كه در وضعيت هاي زياد دريا رخ مي دهد باشد.در اين وضعيت ها جلوي ناو به بالاي سطح آب مي رود و سپس به سرعت مجددا وارد آب ميشود.اين امواج ضربه اي معمولا باعث توليد آمپولس هاي با فشار بسيار زياد و كوتاه مدت مشود و در نهايت منجر به تغيير شكل(سرعت كشش)زياد مي شود كه همين امر باعث آسيب ساختاري شديد مي گردد.
به منظور كاهش وزن شناور خالي، و در نتيجه افزايش بار مفيد ، منفعت زيادي در ايجاد ساختارهاي كم وزن براي جايگزيني قطعات فلزي پليتي متعارف در نواحي منتخب شناور وجود دارد.
براي اينكه محافظت كافي از اين ساختارها در برابر انفججارهاي زيرآبي انجام گيرد، بايد اين ساختارها را به گونه اي ساخت كه در برابر بارهاي انفجاري مقاوم باشند و از استحكام باقيماندۀ (پس از ضربه) خوب برخوردار باشند.برآورد طول عمر مستلزم آگاهي و شناخت كاهش تدريجي خواص مواد در نتيجۀ رشد و افزاش آسيب داخلي ميباشد. جذب انرژي در شراط باليستك به تكامل تدريجي آسيب در هدف بستگي دارد كه اين هدف خواص ماده را به تدريج كاهش مي دهد.با وجود اينكه مدلهاي گوناگون براي توضيح مكانيسم تغيير شكل كمپوسيت ها ايجاد شده است، اما هچ يك از مدل ها بنا به دلايلي چون اختلاف رفتاري انواع فايبرها،ساختارهاي كمپوسيت و فابريك،تغيير در ويژگيهاي ترموديناميكي،خميدگي و انعطاف پذيري،ناهمسانگردي ، حساسيت ميزان مواد كمپوسيت، و اين حققت كه مواد كمپوسيت نسبت به مواد مونوليت (مثل فلز) كه اساس مكانيك تغيير شكل زياد بر مبناي آنها ميباشد، كل پرسه را كاملا شاخصه بندي نمي كنند.
آغاز و تكثير آسيب در كمپوسيت ها به دليل بارهاي انفجاري از نظر آزمايشي ،آناليتي و عددي مورد مطالعه قرار گرفته اند.به خاطر ضربۀ زيرآبي و بارگيري هواي دم، آزمايشات معمولا با قرار دادن كمپوسيت هاي بزرگ(3مت در 3 متر) يا قطعات تمام اندازۀ شناور در معرض ميزان رو به افزايش بارهاي ضربه ايي و سپس آزمايش لامينت براي مشاهدۀ آسب ساختاري عظيم به دليل شكست فابر، ترك در ماتريكس ، جداشدن فايبر/ماتريكس و لايه لايه شدگي انجام شد.
موريتز از آزمايش خميدگي چهارگوش براي اندازه گيري استحكام خمش باقي ماندۀ لامينت پليمر محكم شده با شيشه(GRP) استفاده كرد. البته اين آزمايش بعد از اينكه موج ضربه ايي زيرآبي در اثر انفجار ايجاد شد،انجام گرفت.آزمايش كه توسط ميكروسكوپ الكتروني اسكن كننده لامينت و در فشار ضربه ايي 8MPa انجام شد نشان داد كه آسيب به ترك برداشتگي نسبي ماتريكس پليمر و لايه لايه شدگي جزئي محدود بود.در نتيجه استحكام خمش اساس ثابت وبدون تغيير حفظ شد.بااينحال، زمان كه فشار اوج موج ضربه ايي از 8MPa بيشتر شد، لامينت در اثر ايجاد ترك پليمر ، پيچش و شكست فايبرها و نواحي لايه لايه شدگي بزرگ شديدا آسيب ديد.تنش هاي بسيار متراكم در ناحيۀ نزديك سطح ضربه خورده ، فايبرگلاس هاي آن قسمت را خميده كرد و تنشهاي كششي زياد نزديك سطح پشتي باعث ترك شدگي پليمر و فايبرگلاس هاي آن قسمت شد.در سرتاسر لامينت،لايه لايه شدگي گسترده در بسياري از سطوح مشترك بين لايه هاي مجاور رخ داد.ميزان آسيب طبقآن چيزي كه از زوال و تخريب تدريجي سختي واستحكام خمش باقي مانده مشهود است، با افزايش شدت فشار ضربه ايي از 8MPa به 28MPa افزايش يافت.ويل و ديگران نشان دادند كه به دليل ضربات با شدت زياد، ساختار به باب محلي پاسخ مي دهد. مقدار جزئي براي تغيير شكل فايبرها و ساختار ها مورد استفاده قرار مي گيرد و مقدار زياد انرژي در مكانيسم هايي مانند لايه لايه شدگي،جداشدن، و بيرون آمدن فايبر منتشر مي شود.در ادامۀ اين قسمت خلاصه ايي از نتايج مربوط به تأثير مواد گوناگون، پارامترهاي بارگيري و هندسي بر پاسخ ساختار به بارهاي ضربه ايي را ارائه خواهيم داد.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

A major threat to ship structures and marine vessels is being exposed to severe shock loads [1,2] which could be due to the underwater explosion of a mine or a torpedo, the structure striking a partially submerged object in water, and/or the slamming pressure that occurs at high sea states when the forefront of the vessel rises above the water surface and then rapidly reenters the water. These shock waves generally generate impulses of very high pressures but short durations, resulting in extremely high strain rates, which may cause severe structural damage. In order to decrease weight of the empty ship and thus increase payload, there is significant interest in developing lightweight structures for replacing conventional plate– beam metallic components in selected areas of a ship. For such structures to provide adequate protection against underwater blast, they must have high resistance to impulsive loads and good residual (post-impact) strength [3]. The estimation of service life requires knowing the progressive degradation of material properties as a consequence of growth of the internal damage. The absorption of energy in ballistic situations depends on the evolution of damage in the target that progressively degrades its material properties. Although several models have been developed to describe the deformation mechanisms of composites, no one model adequately characterizes the entire process due to numerous factors like the difference in behavior between fiber types, fabric and composite constructions, the variation in thermomechanical properties, ductility, anisotropy, rate sensitivity of composite materials, and the fact that composite materials respond differently from monolithic materials (e.g., a metal) upon which fundamentals of the mechanics of high strain rate deformation are based [4]. The initiation and propagation of damage in composites due to impulsive loads has been studied experimentally, analytically and numerically. For underwater shock and  air blast loading, tests are usually performed by subjecting large composite panels (up to 3 m · 3 m in size) or full scale sections of a ship to increasing levels of shock loads and then examining the laminate for evidence of gross structural damage [1] due to fiber breakage, matrix cracking, fiber/matrix debonding, and delamination. Mouritz [3] used the four-point bend test to measure the residual flexural strength of a glass reinforced polymer (GRP) laminate after it had been impulsively loaded by an underwater shock wave produced by an explosion. The examination by a scanning electron microscope of the laminate tested at a shock pressure of 8 MPa revealed that damage was confined to some cracking of the polymer matrix and a small number of short delaminations; consequently, the flexural strength remained essentially unchanged. However, when the peak pressure of the shock wave exceeded 8 MPa, the laminate was severely damaged by cracking of the polymer, breakage and buckling of fibers, and large delamination zones. High compressive stresses in the area near the impacted surface buckled glass fibers there, and high tensile stresses near the back surface caused cracking of the polymer and glass fibers there. Throughout the laminate, extensive delamination occurred at many interfaces between adjoining plies. The extent of damage, as evidenced by the progressive deterioration of the residual flexural strength and stiffness, increased with an increase in the intensity of the shock pressure from 8 to 28 MPa. Will et al. [5] have pointed out that for high velocity impacts the structure responds in a local mode, a little energy is used to deform fibers and the structure, and a significant amount of energy is dissipated in mechanisms such as delamination, debonding and fiber pull-out. In the remainder of this Section, we summarize literature results regarding effects of different material, geometric and loading parameters on structure’s response to impulsive loads.