بررسی ساختار میکروسکوپی و خواص مکانیکی پوسته خرخاکی با استفاده از روش های تجربی و مدلسازی عددی

در این پایان نامه ساختار میکروسکوپی پوسته خرخاکی با استفاده از تصاویر به دست آمده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفته است و علاوه بر آن پاسخ دینامیکی پوسته این جانور ، تحت ضربه یک پرتابه به شکل مخروط، به روش اجزای محدود و با استفاده از نرم افزار آباکس مطالعه شده است. تأثیر پارامترهای مهم از جمله چگالی پوسته، مدول یانگ، ضریب پواسون و شرایط تکیه گاهی در محاسبات لحاظ شده اند. شکل خاص پوسته جانور که یک کامپوزیت می باشد، باعث شده که علیرغم ضخامت ناچیز، در برابر بارهای خارجی، مقاومت مطلوبی از خود نشان دهد. همچنین جانور قادر است در صورت احساس خطر خود را جمع کرده و بدن خود را به شکل یک کره درآورد. بنابراین به منظور بررسی اثرات احتمالی این قابلیت تغییر شکل در بدن جانور، بارگذاری بر روی پوسته، در دو وضعیت صاف و کروی، با زوایای برخورد مختلف و سرعت های متفاوت انجام شد. با مقایسه ای که بین دو وضعیت صاف و کروی با شرایط یکسان انجام شد، این نتیجه حاصل گردید که میزان تنش وارد بر پوسته در حالتی که جانور خود را به شکل کره جمع می کند، کمتر از حالت نرمال است که این امر بیانگر تاثیر مثبت مکانیزم حفاظتی تغییر شکل حشره می باشد. علاوه بر آن نتایج حاکی از این است که مقدار تنش وارد بر پوسته جانور با افزایش سرعت برخورد در هر دو وضعیت صاف و کروی، افزایش می یابد. همچنین تا زاویه برخورد 50 درجه، مقدار تنش ماکزیمم کاهش یافته و پس از آن تا رسیدن به زاویه 90 درجه این مقادیر افزایش می یابند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که در زاویه برخورد50 درجه، کمترین میزان تنش در پوسته به وجود خواهد آمد. همچنین فرکانس های مربوط به دو وضعیت صاف و کروی پوسته خرخاکی در نرم افزار آباکس محاسبه شده و با یکدیگر مقایسه گردیده اند. به علاوه پدیده آغاز و رشد ترک در پوسته خرخاکی مورد بررسی قرار گرفته و الگوی تشکیل ترک در پوسته در دو حالت طولی و عرضی، نمایش داده می شود و در نهایت طول بحرانی ترک محاسبه می گردد.