Zastosowanie elementów ze spienionych metali jako zabezpieczeń konstrukcji przed działaniem obciążeń udarowych / Mariusz Ruchwa.

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.

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.