Δυναμική διείσδυση αιχμηρού διεισδυτή σε μεταλλικό υπόστρωμα

Abstract

Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται η ανάλυση της δυναμικής επαφής ενός αιχμηρού διεισδυτή (κώνου ή πυραμίδας) με ένα μεταλλικό υπόστρωμα. Η κίνηση του διεισδυτή καθώς αυτός διεισδύει και στην συνέχεια αναπηδά από το υπόστρωμα- στόχο περιγράφεται αναλυτικά. Η ανάλυση βασίζεται σε ένα ισοδύναμο μονοβάθμιο μη γραμμικό σύστημα και περιλαμβάνει την απώλεια της ενέργειας με μορφή ακτινοβολίας εξαιτίας επιφανειακών κυμάτων, την επίδραση της σχετικής επιτάχυνσης (βαρύτητας), την ανάλυση της επαφής με τη θεώρηση μεγάλων παραμορφώσεων, την απώλεια ενέργειας εξαιτίας της ελαστοπλαστικότητας και τα φαινόμενα ταχύτητας παραμόρφωσης. Αποδεικνύεται ότι σε περιπτώσεις κρούσεων με μεγάλη αρχική ταχύτητα ένα σημαντικό κομμάτι της αρχικής ενέργειας του διεισδυτή χάνεται λόγω της δημιουργίας επιφανειακών κυμάτων και ως εκ τούτου ο συντελεστής απόδοσης του φαινομένου μειώνεται επαρκώς. Η παραπάνω ανάλυση συγκρίνεται με αποτελέσματα πεπερασμένων στοιχείων και με διαθέσιμα πειραματικά αποτελέσματα. Τα αποτελέσματα αυτής της διερεύνησης αναμένεται να χρησιμεύσουν στη μέτρηση μηχανικών ιδιοτήτων μικρών μεταλλικών όγκων (δυναμική μικροδιείσδυση), στο σχεδίασμά θωρακίσεων αεροσκαφών και διαστημοπλοίων (περιπτώσεις κρούσεων με άγνωστα αντικείμενα, διαστημική σκόνη κτλ.) και σε προβλήματα διάβρωσης. Τέλος, είναι δυνατό τα αποτελέσματα να επεκταθούν και για μη μεταλλικά υποστρώματα.