بخشی از مقاله
چکیده
مین نوعی سلاح جنگی است که در محفظهای فلزی، چوبی یا پﻻستیکی در اندازههای گوناگون قرار دارد و برای نابودی خودروها، کشتیها، قایقها یا هواپیماها و آسیبزدن به آنان و زخمی کردن افراد بهکار میرود. پاکسازی میادین مین به وسیله انسان علاوه بر وقتگیر بودن، احتمال تلفات انسانی در آن بسیار زیاد است. یکی از روشهایی که کمترین احتمال تلفات در پاکسازی را دارا است بهکار گرفتن دستگاههای مینکوب در پاکسازی میادین مین میباشد. هدف از پژوهش حاضر بهینهسازی برخورد جسم ضربهزن با خاک است که مورد استفاده در طراحی ماشین مینکوب ضربهای میباشد.
در ابتدا مقدار تنش مورد نیاز برای فعالسازی مینهای ضد تانکی که در عمق 30 سانتی متری خاک قرار دارند، بهدست آمد. پس از تعیین تنش موثر، مدل گسترده این تنش در خاک توسط دو جسم کروی و دیسکی در جرم و سرعت مختلف مدلسازی شد. پارامترهای متغیر در تحلیل برخورد شامل؛ جرم، سرعت و شکل وزنه میباشد. برای مدلسازی برخورد اجسام با خاک از نرمافزار اجزاء محدود Abaqus استفاده شد. پس از ترکیب و مقایسه توزیع تنشها در خاک، مناسبترین توزیع تنش انتخاب و برای ماشین مینکوب تعیین گردید.
-1 مقدمه
امروزه مسئلهی بهینهسازی وسایل مختلف برای اهداف گوناگون از جمله کاهش هزینههای تولید، کاهش قیمت تمام شده محصول، کاهش مصرف انرژی در حین کار و از همه مهمتر افزایش راندمان و بهرهوری آن وسیله، به یکی از دغدغههای اصلی بشر تبدیل شده است×؟پیشرفت-های علوم رایانه در مهندسی مکانیک امکان شبیهسازی قطعات و وسایل طراحی شده را قبل از فرآیند ساخت، فرآهم میآورد
برخورد، یک حالت زمانمند از تماس میباشد؛ به صورتی که دو جسم به طور ناگهانی با هم در اثر اعمال نیروهای دینامیکی، تماس پیدا میکنند. در اثر این گونه تماسها نیروی بسیار زیادی در منطقه تماس و حد فاصل مرز تماس دو جسم ایجاد میشود که در طراحی از نظر استحکام، شکست و لهیدگی نقش بسزائی ایفا میکند. در بررسی برخورد چنانکه سختی یکی از دو جسم در مقایسه با دیگری بسیار زیاد باشد، در جسم نرمتر تغییر شکل بسیار زیادتری انجام میگیرد و میتوان بهصورت نسبی از تغییر فرم ایجاد شده در جسم سختتر صرفنظر نمود. به عبارت دیگر در این حالت فرضِسطحِ صلب را میتوان در مورد جسم سختتر بصورت نسبی بهکار گرفت.
در طراحی ماشین مینکوب ابتدا نیروی لازم جهت فعال-سازی انواع مین بررسی شد. مقدار تنش اعمالی به خاک از طریق ضربهزنها تا عمق 30 سانتیمتری خاک در محدوده عرض کار باید حداقل به مقدار مذکور برسد. با افزایش سرعت و طول بازوی چرخنده مقدار سرعت خطی در لحظه برخورد افزایش یافته و افزایش سرعت خطی و افزایش جرم وزنهها سبب افزایش تکانه و افزایش تنش در محل برخورد وزنه با خاک میشود. برای تحلیل تنش ناشی از ضربه اجسام به خاک از نرم افزار ABAQS استفاده شد.
در مدل-سازی انجام شده، ضربهزن به عنوان یک جسم صلب در نظر گرفته شد. خواص مکانیکی خاک نیز برای خاک دست نخورده انتخاب شد. به دلیل ساختار پیچیده خاک و عدم مشابهت رفتار آن با هیچ یک از مواد مهندسی شناخته شده، و نیز غیر خطی بودن رفتار آن در شرایط گوناگون، تاکنون مدل رفتاری قابل قبولی از خاک که،× بتوان از آن در تحلیل به کمک رایانه استفاده کرد، ارائه نشده است.
مطالعات زیادی در خصوص بررسی تاثیر ضربه جسم صلب بر خاک انجام شده است بعنوان مثال پارن و رودریگز - 1992 - آثار ضربه را با فرض فرمولاسیون تغییر مکانهای بزرگ و با دو مدل رفتاری الاستوپلاستیک مختلف بررسی کردند. گو و لی - 2002 - رفتار ماسه خشک تحت اثر بار ضربه را با استفاده از برنامه المان محدود CRISDYN تشریح کردند
هوشمندان و یثربی - 1382 - با استفاده از مدل رفتاری الاستیک خطی و غیر خطی، با استفاده از برنامه اجزای محدود ANSYS به تحلیل عددی تراکم دینامیکی در خاکهای دانهای پرداختند.[5] قاسمی و پاک - 1383 - با برنامه رایانهای تعمیمیافته PISA تراکم دینامیکی در خاکهای دانهای را با دو مدل رفتاری الاستوپلاستیک و تحلیل تحکیم دینامیکی با مدل اصلاح شدهCam-Clay تحلیل کردند.
-2 مواد و روشها
در بررسی برخورد، چنانکه سختی یکی از دو جسم در مقایسه با دیگری بسیار زیاد باشد، در جسم نرمتر تغییر شکل بسیار زیادتری انجام میگیرد و میتوان بهصورت نسبی از تغییر فرم ایجاد شده در جسم سختتر صرفنظر نمود. به عبارت دیگر در این حالت فرض سطح صلب را میتوان در مورد جسم سختتر بهصورت نسبی بهکار گرفت.
پارامترهای طراحی شامل سرعت چرخنده، طول بازو، تعداد، وزن و شکل جسم های چرخان میباشد. ابتدا مقدار نیروی لازم جهت فعالسازی انواع مین بررسی شد و مقدار تنش اعمالی به خاک از طریق ضربهزنها تا عمق 30 سانتیمتری خاک در محدوده عرض کار باید حداقل به مقدار مذکور برسد. با افزایش سرعت و طول بازوی چرخنده مقدار سرعت خطی در لحظه برخورد افزایش یافته است.
