بررسی تجربی و عددی تاثیر هندسه مقطع و فوم فلزی بر روی تغییر شکل و ویژگی های جذب انرژی لوله های جدارنازک

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشگاه بوعلی سینا

2 دانشگاه آزاد تاکستان

چکیده

در این تحقیق، اثر هندسه مقطع و وجود پرکننده فوم فلزی بر رفتار مکانیکی مقاطع جدار نازک تحت تاثیر بارهای محوری شبه استاتیک به صورت تجربی و عددی مورد بررسی قرار گرفته است. سه نوع از مقاطع جدار نازک (دایره­ای، شش­ضلعی و مربع) از جنس آلومینیوم 1200 به صورت توخالی و پرشده از فوم تحت بارگذاری محوری شبه­استاتیکی قرار داده شده و خصوصیات جذب انرژی آنها شامل نیروی بیشینه، نیروی متوسط لهیدگی، انرژی جذب شده و نحوه تغییرشکل مورد مطالعه و مقایسه واقع شده­اند. از دستگاه اینسترون مدل 8305 برای بارگذاری شبه­استاتیکی استفاده شده است. نتایج پژوهش نشان داد که مقطع دایره­ای دارای بیشترین میزان جذب انرژی و نیروی متوسط است؛ فوم فلزی باعث بالا رفتن میزان جذب انرژی و مقدار نیروی میانگین می­شود؛ فوم فلزی در حالت کلی تاثیری بر تعداد چین­خوردگی­ها ندارد و نهایتا مقدار جذب انرژی سازه پرشده از فوم، از مجموع انرژی­های جذب شده توسط لوله­توخالی و فوم تنها بیشتر است. بعلاوه، نتایج حاصل از شبیه­سازی عددی و داده­های تجربی تطابق خوبی با هم دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] شاکری م، درویزه ا (1379) مکانیک ضربه. انتشارات دانشگاه گیلان.

[2] Lee S, Park C, Ramesh NS (2007) Polymeric foams; science and technology. Taylor & Francis.

[3] Ashby MF, Evans AG, Fleck NA, Gibson LJ, Hutchinson JW, Wadley HNG (2000) Metal foams: a design guide.Butterworth & Heinemann.

[4] Ashida K (2007) Polyurethane and related foams. Taylor & Francis.

[5] دیواندری م، وحیدگلپایگانی ع ر، شاهوردی ح ر (1385) فوم­های فلزی. انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران.

[6] Aktay L, Toksoy AK, Guden M (2006) Quasi-static axial crushing ofextruded polystyrene foam- filled thin-walled aluminum tubes: Experimental and numerical analysis. Materials and Design 27: 556–565.

[7] میرمحمدصادقی س ا، حسینی­پور س ج، بخشی م، گرجی ع ا (1387) مقایسه­ لهیدگی محوری لوله­های جدارنازک شیاردار به کمک آزمایشات تجربی وشبیه­سازی اجزاء محدود. چهارمین کنفرانس شکل­دهی فلزات ومواد ایران، دانشگاه صنعتی شریف،١٣و١٤آذرماه 1387.

[8] محمدی­پور ر، واحدی خ، امام س م ر (1389) مطالعه پارامتریک مقاطع جدارنازک مربعی در جذب انرژی ناشی از بارگذاری مایل. مجله علمی – پژوهشی مهندسی مکانیک مجلسی (3)3: 46–35.

[9] HanssenAG, Langseth M, Hopperstad OS (2000) Static and dynamic crushing of circular aluminium extrusions with aluminium foam filler. International Journal of Impact Engineering 24: 475–507.

[10] Chun-ji Z, Yi F, Xue-bin Z (2010) Mechanical properties and energy absorption properties of aluminum foam-filled square tubes. Trans Nonferrous Met Soc China 20: 1380–1386.

[11] Hou Sh, Li Q, Long Sh, Yang X, Li W (2009) Crashworthiness design for foam filled thin-wall structures. Materials and Design 30: 2024–2032.

[12] Marzbanrad J, Mehdikhanlo M, Saeedipour A (2009) An energy absorption comparison of square, circular, and elliptic steel and aluminum tubes under impact loading. Turkish Journal of Engineering & Environmental Sciences 33: 159–166.

[13] Salehghaffari S, Tajdari M, Panahi M, Mokhtarnezhad F (2010) Attempts to improve energy absorption characteristics of circular metal tubes subjected to axial loading. Thin-Walled Structures 48: 379–390.

[14] Guillowa SR, Lua G, Grzebieta RH (2001) Quasi-static axial compression of thin-walled circular aluminium tubes. International Journal of Mechanical Sciences 43: 2103–2123.

[15] Alavi Nia A, Haddad Hamedani J (2010) Comparative analysis of energy absorption and deformations of thin walled tubes with various section geometries. Thin-Walled Struct 48: 946–954.

[16] Alavi Nia A, Badnava H, Fallah Nejad Kh (2011) An experimental investigation on crack effect on the mechanical behavior and energy absorption of thin-walled tubes. Materials and Design 32: 3594–3607.

[17] Alavi Nia A, Fallah Nejad Kh, Badnava H, Farhoudi HR (2012) Effects of buckling initiators on mechanical behavior of thin-walled square tubes subjected to oblique loading. Thin-Walled Struct 59: 87–96.