طراحی ضربه گیر به کمک بررسی رفتار فروریزش محوری لوله های متقارن محوری

آذرخش, سجاد; نظام‌آبادی, علی‌رضا

doi:10.22065/jsce.2018.120483.1479

طراحی ضربه گیر به کمک بررسی رفتار فروریزش محوری لوله های متقارن محوری

نوع مقاله : یادداشت فنی

نویسندگان

¹ باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک

² استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد اراک، دانشگاه آزاد اسلامی، اراک، ایران

10.22065/jsce.2018.120483.1479

چکیده

طراحی و بررسی رفتار جاذب‌های انرژی یکی از موضوع های مهم در صنایع می‌باشد. سازه های لوله ای جدارنازک فلزی یکی از انواع پرکاربرد جاذب‌های انرژی است که همواره پیش‌بینی نحوه فروریزش و تعیین میزان جذب انرژی در آ‌ن‌ها مورد مورد توجه پژوهشگران بوده است. در این مقاله طراحی ضربه گیر به کمک بررسی رفتار فروریزش محوری لوله های متقارن محوری به صورت عددی ارائه شده است. در ابتدا مدل اجزاء محدودی برای خواص مکانیکی مواد ساخته میشود و با داده های تجربی صحه گذاری می شود. سپس مدلی برای لوله جدارنازک تحت بارگذاری محوری اتخاذ می شود. مقایسه نشان می دهد نتایج اجزاء محدود تطابق قابل قبولی با نتایج تجربی دارد. سپس از مدل صحه گذاری شده برای بررسی لوله های متقارن محوری با مقاطع مختلف و مطالعه پارامتری بهترین هندسه تحت بارگذاری محوری استفاده می شود. در مجموع 7 مدل عددی با هندسه متفاوت تهیه و رفتار فروریزشی این هندسه‌ها به صورت متقارن‌محوری شبیه‌سازی شده است. مقایسه نتایج میزان انرژی جذب شده و نیروی بیشینه فروریزش هندسه های مختلف نشان می‌دهد که لوله مخروطی با درپوش کروی دارای عملکرد بهتری نسبت به دیگر هندسه ها است. بنابراین مطالعه پارامتری برای تعیین اثر پارامترهای مختلف مانند شعاع بخش کروی، زاویه نیم رأس، ضخامت و دانسیته فوم بر روی این هندسه انجام شده است. نتایج این مطالعه، اطلاعات پژوهشی جدیدی است که طراحی لوله های جدارنازک متقارن‌ محوری را به عنوان جاذب انرژی در کاربرد برخورد تسهیل می کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

سازه های جدار نازک

عنوان مقاله [English]

Crashworthiness Design Using to Investigation of Axial Crushing Behaviour of Axsisymmetric Tubes

نویسندگان [English]

Sajad Azarakhsh ¹
Alireza Nezamabadi ²

¹ Young Researchers and Elite Club, Arak Branch, Islamic Azad University

² Assistant Prof, Department of Mechanical engineering, Arak Branch, Islamic Azad University, Arak, Iran.

چکیده [English]

Designing and studying the energy absorption behaviour is one of the important subjects in the industries. The thin-walled metal tube structures are one of the most widely used types of energy absorbers that have always been considered by researchers for predicting how to crushing behaviour and determine the amount of energy absorbed by them. A numerical study of crashworthiness design using to investigation of axial crushing behaviour of axisymmetric tubes is presented in this paper. First, a Finite Element (FE) model for material properties was constructed and validated by experimental data. Next, a model for the thin-walled tube under axial loading was adopted. The comparison between the FE results as well as the experimental results showed good agreements. The validated FE model was then used to investigate axisymmetric thin-walled tubes with different cross-section and parametric studies of best geometry under axial loading. Making a totally 7 different geometries and the collapse behaviour of the absorbent geometries then has been simulated. A comparison of energy absorption results and maximum crushing load between the different geometries show that conical tubes with shallow spherical caps are better than others. So, the parametric studies were carried out to determine the effect of different parameters such as the spherical region radius, semi-apical angle, thickness and foam density on crushing behaviour of this geometry. The outcomes of the study are new research information which will facilitate the design of axisymmetric thin-walled tubes as energy absorbers in crushing applications.

کلیدواژه‌ها [English]

Axisymmetric Tubes
FEM
Axial loading
Energy absorption
Crushing

مراجع

[1] Ghamarian, A., and Abadi, M.T. (2011). Axial crushing analysis of end-capped circular tubes. Thin-Walled Structuers, Vol.49, pp. 743-752.

[2] Ghamarian, A., Zarei, H.R., and Abadi, M.T. (2011). Experimental and numerical crashworthiness investigation of empty and foam-filled end-capped conical tubes. Thin-Walled Structures, Vol.9, pp.1312–1319.

[3] Ghamarian, A., and Zarei, H.R. (2012). Crashworthiness investigation of conical and cylindrical end-capped tubes under quasi-static crash loading. International Journal of Crashworthiness. 17, 19-28.

[4] Ghamarian, A., Zarei, H.R., Farsi, M.A., and Ariaeifar, N. (2013). Crashworthiness investigation of the empty and foam-filled conical tube with shallow spherical caps. Strain, Vol. 49, pp.199–211.

[5] Zarei, H.R., and Ghamarian, A. (2014). Experimental and numerical crashworthiness investigation of empty and foam-filled thin-walled circular tubes with shallow spherical caps. Experimental Mechanics, DOI 10.1007/s11340-13-9789-3.

[6] Azarakhsh, S., Rahi, A., Ghamarian, A., and Motamedi, H. (2015). Axial crushing analysis of empty and foam-filled brass bitubular cylinder tubes. Thin-Walled Structures. 95, 60-72.

[7] Azarakhsh, S., and Ghamarian, A. (2017). Collapse behavior of thin-walled conical tube clamped at both ends subjected to axial and oblique loads. Thin-Walled Structures. 112, 1-11.

[8] Ahmad, Z., and Thambiratnam, D.P. (2009). Crushing Response of Foam-Filled Conical Tubes under Quasi-Static Axial Loading. Materials and Design, Vol. 30, pp. 2393-403.

[9] Acar, E., Guler, M.A., Gerceker, B., Cerit, M.E., and Bayram, B. (2011). Multi-objective Crashworthiness Optimization of Tapered Thin-Walled Tubes with Axisymmetric Indentations. Thin-Walled Structures.Vol.49, pp. 94-105.

[10] Abbasi, M., Reddy, S., Ghaffari-Nazari, A., and Fard, M. (2015). Multiobjective Crashworthiness Optimization of Multi-Cornered Thin-Walled Sheet Metal Members. Thin-Walled Structures.Vol.89, pp. 31-41.