Published January 1, 2017 | Version v1
Publication Open

Impact Dispersion Using 2D and 3D Composite Granular Packing

Creators

  • 1. State University of New York
  • 2. Fourth Paradigm Institute
  • 3. Centre for Development of Advanced Computing
  • 4. Dhirubhai Ambani Institute of Information and Communication Technology

Description

We present a study of efficient dispersion of an impact onto structured and potentially scalable granular beds. We use discrete element method based dynamical simulations of shock wave propagation and dispersion in 2D and 3D arrangements of granular spheres. The spheres are geometrically packed in a nested columnar structure, which leads to the severe attenuation and spreading of the incident energy within the structure. We further show that by incorporating inhomogeneity in material properties, or by introducing layers of a dissimilar material in the middle of the arrangement, impact mitigation can be enhanced significantly. Such an arrangement can therefore be useful in the design of effective impact decimation systems. Using a 2D arrangement we first show the basic idea behind impact dispersion in such an arrangement. With this understanding the system is scaled to 3D. The influence of the system size and material properties on the wave propagation within the packing is also presented.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نقدم دراسة عن التشتت الفعال للتأثير على الأسرة الحبيبية المنظمة والقابلة للتطوير. نستخدم المحاكاة الديناميكية القائمة على طريقة العناصر المنفصلة لانتشار موجة الصدمة وتشتتها في الترتيبات ثنائية وثلاثية الأبعاد للكريات الحبيبية. يتم تعبئة الكرات هندسيًا في هيكل عمودي متداخل، مما يؤدي إلى التوهين الشديد وانتشار الطاقة الساقطة داخل الهيكل. كما نوضح أنه من خلال دمج عدم التجانس في خصائص المواد، أو من خلال إدخال طبقات من مادة غير متشابهة في منتصف الترتيب، يمكن تعزيز تخفيف التأثير بشكل كبير. لذلك يمكن أن يكون مثل هذا الترتيب مفيدًا في تصميم أنظمة التدمير الفعال للصدمات. باستخدام ترتيب ثنائي الأبعاد، نعرض أولاً الفكرة الأساسية وراء تشتت التأثير في مثل هذا الترتيب. مع هذا الفهم، يتم تحجيم النظام إلى ثلاثي الأبعاد. كما يتم عرض تأثير حجم النظام وخصائص المواد على انتشار الموجة داخل التعبئة.

Translated Description (French)

Nous présentons une étude de dispersion efficace d'un impact sur des lits granulaires structurés et potentiellement évolutifs. Nous utilisons des simulations dynamiques basées sur la méthode des éléments discrets de la propagation et de la dispersion des ondes de choc dans des arrangements 2D et 3D de sphères granulaires. Les sphères sont géométriquement emballées dans une structure colonnaire imbriquée, ce qui conduit à une atténuation et à une diffusion sévères de l'énergie incidente à l'intérieur de la structure. Nous montrons en outre qu'en incorporant une inhomogénéité dans les propriétés des matériaux, ou en introduisant des couches d'un matériau différent au milieu de l'arrangement, l'atténuation des impacts peut être améliorée de manière significative. Un tel agencement peut donc être utile dans la conception de systèmes efficaces de décimation par impact. En utilisant un arrangement 2D, nous montrons d'abord l'idée de base derrière la dispersion d'impact dans un tel arrangement. Avec cette compréhension, le système est mis à l'échelle en 3D. L'influence de la taille du système et des propriétés du matériau sur la propagation des ondes à l'intérieur du garnissage est également présentée.

Translated Description (Spanish)

Presentamos un estudio de dispersión eficiente de un impacto en lechos granulares estructurados y potencialmente escalables. Utilizamos simulaciones dinámicas basadas en el método de elementos discretos de propagación y dispersión de ondas de choque en disposiciones 2D y 3D de esferas granulares. Las esferas se empaquetan geométricamente en una estructura columnar anidada, lo que conduce a la atenuación severa y la propagación de la energía incidente dentro de la estructura. Además, mostramos que al incorporar la falta de homogeneidad en las propiedades del material, o al introducir capas de un material diferente en el medio de la disposición, la mitigación del impacto se puede mejorar significativamente. Por lo tanto, tal disposición puede ser útil en el diseño de sistemas efectivos de diezmado de impacto. Usando una disposición 2D, primero mostramos la idea básica detrás de la dispersión de impactos en dicha disposición. Con esta comprensión, el sistema se escala a 3D. También se presenta la influencia del tamaño del sistema y las propiedades del material en la propagación de las ondas dentro del empaque.

Files

_pdf.pdf

Files (7.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:6a69e3e6479268dbd2c4b03e602638c8
7.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تشتت الصدمات باستخدام التعبئة الحبيبية المركبة ثنائية وثلاثية الأبعاد
Translated title (French)
Dispersion par impact à l'aide d'un emballage granulaire composite 2D et 3D
Translated title (Spanish)
Dispersión de impacto utilizando empaque granular compuesto 2D y 3D

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2479652473
DOI
10.14356/kona.2017014

Is supplement to
https://openalex.org/W3023863392 (Other)
https://openalex.org/W2977543312 (Other)
https://openalex.org/W2727391557 (Other)
https://openalex.org/W2225805609 (Other)
https://openalex.org/W2110299163 (Other)
https://openalex.org/W2090653304 (Other)
https://openalex.org/W1998466228 (Other)
https://openalex.org/W1983694986 (Other)
https://openalex.org/W1979234632 (Other)
https://openalex.org/W1969990794 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1967452757
  • https://openalex.org/W1971133617
  • https://openalex.org/W1977934800
  • https://openalex.org/W1983519722
  • https://openalex.org/W1986904823
  • https://openalex.org/W1996628413
  • https://openalex.org/W2001791191
  • https://openalex.org/W2006398901
  • https://openalex.org/W2010230652
  • https://openalex.org/W2011454852
  • https://openalex.org/W2011787807
  • https://openalex.org/W2015639091
  • https://openalex.org/W2019465613
  • https://openalex.org/W2022512015
  • https://openalex.org/W2023327335
  • https://openalex.org/W2028381406
  • https://openalex.org/W2029087899
  • https://openalex.org/W2037628967
  • https://openalex.org/W2043334136
  • https://openalex.org/W2049292501
  • https://openalex.org/W2051798415
  • https://openalex.org/W2052670168
  • https://openalex.org/W2054721538
  • https://openalex.org/W2056390447
  • https://openalex.org/W2065761891
  • https://openalex.org/W2067648566
  • https://openalex.org/W2068987019
  • https://openalex.org/W2073646445
  • https://openalex.org/W2073775990
  • https://openalex.org/W2077902868
  • https://openalex.org/W2080223049
  • https://openalex.org/W2087342337
  • https://openalex.org/W2096848392
  • https://openalex.org/W2102025529
  • https://openalex.org/W2120660016
  • https://openalex.org/W2130226710
  • https://openalex.org/W2147493395
  • https://openalex.org/W2152840982
  • https://openalex.org/W2322060199
  • https://openalex.org/W232544238
  • https://openalex.org/W2335869210
  • https://openalex.org/W2380232673
  • https://openalex.org/W2964210040
  • https://openalex.org/W3103984118
  • https://openalex.org/W572613202