تحلیل فروریزش محوری و مایل پوسته های مخروطی توخالی و تقویت شده با فوم تحت شرایط مرزی گیردار

نوع مقاله: طرح پژوهشی

نویسندگان

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

2 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد تهران مرکزی، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 دانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه جامع امام حسین (ع)

چکیده

در این تحقیق به بررسی تجربی و عددی جذب انرژی و تغییرشکل لوله‌های جدارنازک مخروطی تحت بارگذاری محوری و مایل پرداخته شده است. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر تغییرشکل هندسی برای لوله های مخروطی گیردار بر میزان جذب انرژی و بررسی اثر فوم درون آن برای جذب انرژی بیشتر ناشی از برخورد محوری و مایل است. در بخش تجربی، ابتدا لوله های از جنس آلومینیوم به صورت توخالی و توپر با فوم پلی یورتان تهیه شد و سپس آزمایش های شبه استاتیکی با نرخ بارگذاری ثابت بر روی نمونه ها انجام گرفت و دیاگرام نیرو-جابه جایی در هر آزمایش اندازه گیری شد. در بخش عددی، شبیه سازی پدیده فروریزش محوری و مایل بر مقاطع جدارنازک با نرم افزار اباکوس صورت گرفت. مقایسه نتایج تجربی و شبیه‌سازی نشان می‌دهد مدل ارائه‌شده روش مناسبی برای تعیین پاسخ فروریزش و تعیین نمودار نیرو- جابه جایی فراهم می‌کند. تأثیر پارامترهای موثر بر عملکرد جاذب انرژی مخروطی توخالی و تقویت‌شده با فوم پلی‌یورتان با استفاده از مدل عددی بررسی می‌شود که پارامترهای مهم شامل ضخامت دیواره و زاویه نیم رأس است. در ادامه تحقیق برای بررسی اثر سرعت بر پاسخ دینامیکی از نسبت انرژی جذب‌شده در بارگذاری دینامیکی به انرژی جذب شده در بارگذاری شبه استاتیک استفاده می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]Shakeri M, Mirzaeifar R, Salehghaffari S (2007) New insights into the collapsing of cylindrical thin-walled tubes under axial impact load. P I Mech Eng C-J Mec 221(8): 869-885.

[2] Gupta NK, Mohamed Sheriff N, Velmurugan R (2008) Analysis of collapse behaviour of combined geometry metallic shells under axial impact. Int J Impact Eng 35: 731-741

[3] Ahmad Z,  Thambiratnam DP, Tan ACC (2010) Dynamic energy absorption characteristics of  foam filled conical tubes under oblique impact loading. Int J Impact Eng 37(5): 475-488.

 [4] Victor IR (2006) Elastic–plastic response of structural foams subjected to localized static loads. Mater Design 27: 947-954.

[5]  Azarakhsh S, Rahi A, Ghamarian A  (2016) Experimental and numerical investigation of crushing of brass cylindrical tubes. J Fluids Struct Mech 6(2): 181-196. (In Persian)

[6]  Azarakhsh S, Rahi A, Ghamarian A, Motamedi H (2015) Axial crushing analysis of  empty and foam-filled brass bitubular cylinder tubes. Thin Wall Struct 95(3): 60-72.

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

[8] Aktay L,  Toksoy AK,    Guden M (2006) Quasi-static axial crushing ofextruded polystyrene foam- filled thin-walled aluminum tubes: Experimental and  numerical analysis. Mater Design 27: 556-65.

[9]  Hanssen AG, Langseth M, Hopperstad OS (2000) Static and dynamic crushing of circular aluminium extrusions with aluminium foam fille. Int J Impact Eng 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]  Ghamarian A, Abadi MT (2011)  Axial crushing analysis of end-capped circular tubes. Thin Wall Struct 49: 743-752.

[12] Ghamarian A, Zarei HR, Abadi MT (2011) Experimental and numerical crashworthiness investigation of empty and foam-filled end-capped conical tubes. Thin Wall Struct 49: 1312-1319.

[13] Thinvongpituk C, Chomkwah V (2010)  Experimental and numerical studies on the behavior  of  cylindrical and  conical  shells  with  varying thickness along the length subjected to axia compression. 10(4): 92-100.

[14] Ghamarian A, Zarei HR (2012) Crashworthiness investigation of conical and cylindrical end-capped tubes under quasi static crash loading. Int J Crashworthiness 17: 19-28.

[15] Dadrasi A (2008) Numerical and experimental study on effect of rectangular cutout on buckling load of steel conical shells. 17th ISME conference, Tehran. (In Persian)

[16] Tajdari M, Azimi M, Khoram M, Eskandari Jam J (2011) Experimental and numerical studies on the behavior of cylindrical shells with triangular cutout subjected to axial compression. Modare Mech Eng 13(1): 24-37. (In Persian)

[17] Mohamed Sheriff N, Gupta NK, Velmurugan R, Shanmugapriyan N (2008) Optimization of thin conical frusta for impact energy absorption. Thin Wall Struct 46: 653-666.

[18] Naddaf Oskouei A, Khodarahmi H, Sohrabi M (2015) Experimental and numerical study of conical thin shells collapse under dynamic axial loadings. Modares Mech Eng 15(7): 392-402. (In Persian)

[19]Mirfendereski L, Salimi M, Ziaei-Rad S (2008)  Parametric study and numerical analysis of empty and foam-filled thin-walled  tubes under static and dynamic loadings. Int J Mech Sci 50(6): 1042-1057.

[20] VS Deshpandeh, NA Fleck (2001) Multi-axial yield behavior of polymer foams. Acta Materialia 49: 859-66.

 [21] Symonds PS (1965) Viscoplastic behavior in response of structures to dynamic loading. In: Huffington NJ, editor. Behaviour of Materials under Dynamic Loading, SME, New York.

[22] Aljawi AAN, Alghamdi AAA, Abu-Mansour TMN, Akyurt M (2005) Inward inversion of capped-end frusta as impact energy absorbers. Thin Wall Struct 43: 647-664.

[23] Nagel GM, Thambiratnam DP (2004) Dynamic simulation and energy absorption of tapered tubes under empact loading. Int J Crashworthiness 9(4): 389-99.