مدل‌سازی تحمل آسیب در پوسته‌‌های جاذب انرژی دارای ناپیوستگی

نوع مقاله : گزارش تحقیقاتی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

2 دانشیار، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

10.22044/jsfm.2024.12993.3729

چکیده

اهمیت بررسی موضوع تحمل آسیب و پژوهش در رفتار پس از تصادف و تلاش در بهبود رفتار سازه و کاهش شتاب‌های وارده به سرنشینان به کمک جاذب‌های انرژی، با مشاهده آمار روزافزون تصادفات وسایل نقلیه از جمله خودرو، قطار و هواپیما مشخص می‌شود. در این پژوهش رفتار جاذب انرژی جدار نازک با مقطع مستطیلی آلومینیومی توسط حل عددی در روش المان محدود و در نرم افزار آباکوس بررسی خواهد شد و برای بهبود پارامترهای جذب انرژی آن، ناپیوستگی‌هایی بر روی هندسه ایجاد شده که الگوی تاشدگی را منظم کرده است. رویکرد اصلی پژوهش، بهبود رفتار جذب انرژی بدون تغییر اساسی هندسه می‌باشد. ناپیوستگی‌ها با اشکال هندسی، اندازه و تعداد متفاوت بر مکان‌های متفاوتی از مدل گذاشته شده و تا بهترین رفتار جذب انرژی بدست بیاید. پس از ارزیابی و انتخاب ناپیوستگی دایروی میان باقی اشکال هندسی، برای جانمایی مناسب آنها حدس اولیه‌ای از محل ناپیوستگی‌ها به کمک پژوهش‌های مشابه مورد نظر قرار گرفت. سپس از مقادیر ویژه هندسه که از حلگر کمانشی استخراج شده است، برای جانمایی و افزایش تعداد ناپیوستگی‌ها استفاده شده است.
در نهایت با بررسی 43 مدل با تعداد و جانمایی متفاوت ناپیوستگی‌ها مدلی با بهبود 13 درصدی معیار CFE پیشنهاد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] I. Simula Technologies, small airplane Crashworthiness design guide, T. R. Hurley and J. M. Vandenburg, Eds.(2002) The NASA Langley Research Center General Aviation Program Office.
[2] J. Alexander (1960) "An approximate analysis of the collapse of thin cylindrical shells under axial loading," The Quarterly J. Mech. Appl. Math., vol. 13, no. 1, pp. 10-15.
[3] W. Abramowicz and N. Jones (1984) "Dynamic axial crushing of circular tubes," Int. J. Imp. Eng., vol. 2, no. 2, pp. 179-208.
[4] S. C. Yuen and G. Nurick (2008) "The energy-absorbing characteristics of tubular structures with geometric and material modifications: an overview.," Applied Mechanics Reviews, vol. 61, no. 2.
[5] A. Ghamarian and M. T. Abadi (2011) "Axial crushing analysis of end-capped circular tubes," Thin-Walled Structures, vol. 49, no. 6, pp. 743-752.
[6] S. Azarakhsh and A. Ghamarian (2017) "Collapse behavior of thin-walled conical tube clamped at both ends subjected to axial and oblique loads," Thin-Walled Structures, vol. 112, pp. 1-11.
[7] B. Simhachalam, K. Srinivas and C. Lakshmana Rao, "Energy absorption characteristics of aluminum alloy AA7XXX and AA6061 tubes
[16] Q. Estrada, D. Szwedowicz, M. Baltazar, C. Cortes, T. Majewski and C. A. Estrada (2015) "The performance of energy absorption in structural profiles with different discontinuities," The Int J. Adv. Manufac. Tech., vol. 84, no. 5-8, pp. 1081-1094, 27.
[17] Q. Estrada, D. Szwedowicz, A. Rodriguez-Mendez, M. Elías-Espinosa, J. Silva-Aceves, J. Bedolla-Hernández and O. A. Gómez-Vargas (2019) "Effect of radial clearance and holes as crush initiators on the crashworthiness performance of bi-tubular profiles," Thin-Walled Structures, vol. 140, pp. 43-59., 1.
[18] Q. Estrada, D. Szwedowicz, A. Rodriguez-Mendez, O. A. Gómez-Vargas, M. Elias-Espinosa and J. Silva-Aceves (2018) "Energy absorption performance of concentric and multi-cell profiles involving damage evolution criteria," Thin-Walled Structures, vol. 124, pp. 218-234.
[19] Q. Estrada, D. Szwedowicz, J. Silva-Aceves, T. Majewski, J. Vergara-Vazquez and A. Rodriguez-Mendez (2017) "Crashworthiness behavior of aluminum profiles with holes considering damage criteria and damage evolution," Int. J. Mech. Sci., vol. 131, pp. 776-791.
[20] M. Bay and A. Rahi (2020) "Investigation of crashworthiness behavior of thin-walled cylindrical tubes with cutting edges under axial and oblique quasi-static loading," J. Mech. Eng., vol. 50, no. 1, pp. 37-46.
[21] Özkan ÖZBEK, Ömer Yavuz BOZKURT, Ahmet ERKLİĞ (2019) "Crashworthiness of basalt fiber reinforced composite pipes subjected to quasi-static lateral compression".UEMK.
[22] H. Hooputra, H. Gese, H. Dell and H. Werner (2004) "A comprehensive failure model for crashworthiness simulation of aluminum extrusions," Int. J. Crashworthiness, vol. 9, no. 5, pp. 449-464.
      subjected to static and dynamic axial load," International J. Crashworthiness, vol. 19, no. 2, pp. 139-152, 05 Feb 2014.
[8] D. Sun, M. Krawiec and H. Hooputra (2017) "Characterization and Modelling of the Damage Behavior of Extruded Aluminum Profiles for Crash Simulations," Materials Science Forum, vol. 877, pp. 674-679.
[9] Q. Cheng, W. Altenhof and L. Li (2006) "Experimental investigations on the crush behavior of AA6061-T6 aluminum square tubes with different types of through-hole discontinuities," Thin-Walled Structures, vol. 44, pp. 441-454.
 
[10] M. Ferdynus (2013) "An energy absorber in the form of a thin-walled column with square cross-section and dimples," Maintenance and Reliability, vol. 15, no. 3, p. 253–258.
[11] Kiasat, M. S., and A. Najibi (2008) "Numerical Analysis of Crashworthiness of Circular and Square Tubes under Axial Crashing." ISME2008: 14-16.
[12] J. Marzbanrad (2011) " Modeling and Simulation of an Auto-Body Structure Considering Crashworthiness Assessment Approach Submitted to a Barrier for Energy Absorption Enhancement," Conference on Mechanical Engineering, no. 1.
[13] Shariati, Mahmoud, and H. Hatami (2012) "Experimental study of SS304L cylindrical shell with/without cutout under cyclic axial loading." Theoretical and Applied Fracture Mechanics 58.1: 35-43.
[14] D. aghjani, "The experimental and finite element analysis of energy absorbers with Grooved circular cross section by foam in modern bumper of vehicles," Conference on Mechanical Engineering, Material and Metallurgy, no. 5.
[15] Jahromi, A. Ghodsbin, and H. Hatami (2017) "Energy absorption performance on multilayer expanded metal tubes under axial impact." Thin-Walled Structures 116 2017: 1-11.