شبیه‌سازی و بهینه‌سازی سازه کابین کامیون در معرض انفجار

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 گرایش سازه بدنه خودرو، دانشکده مهندسی خودرو، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد تهران جنوب، تهران، ایران

3 دانشجوی دکتری، مربی، گروه مهندسی مکانیک دانشکده فنی مهندسی دانشگاه افسری امام علی (ع)

چکیده

یکی از علل تلفات در مناطق جنگی، تلفات ناشی از انفجار مواد منفجره در نزدیکی وسایل نقلیه است. موضوع مهم در این وسایل، عدم آسیب شدید به سرنشین در هنگام انفجار است. یکی دیگر از مشکلات خودروهای سنگین عدم چابکی لازم است. به‌منظور افزایش چابکی خودروها کاهش وزن کابین خودرو الزامی است. در این مقاله، مدل سه‌بعدی کابین کامیون با هدف بررسی اثر انفجار در نزدیکی و زیر این کامیون و بهینه‌سازی کابین آن ایجاد می‌شود. سپس مدل شبیه‌سازی‌شده با المان‌های مربعی 10 میلی‌متری المان‌بندی می‌شود. سپس آزمون انفجار به دو صورت انفجار در زیر و جانب خودرو مطابق با استاندارد AEP-55 شبیه‌سازی‌ می‌شود. در آزمون‌ انفجار در زیر خودرو از 4 کیلوگرم معادل TNT در سطح زمین و در آزمون انفجار در اطراف خودرو نیز از 8 کیلوگرم معادل TNT در فاصله 3 متری هم سطح کف کابین استفاده می‌شود و میزان آسیب به سرنشین مورد بررسی قرار می‌گیرد. به‌منظور برآوردن الزامات انفجار و با توجه اینکه این خودرو پایه یک خودرو تجاری طراحی شده است، جنس و ضخامت کفی خودرو اصلاح می‌شود. سپس ضخامت قطعات با بیشترین تأثیر در این آزمون که عبارت‌اند از: 1-کفی جانبی 2-کفی میانی 3- دیواره جانبی 4- دیواره جلویی 5- درب خودرو در 16 حالت بهینه‌سازی می‌شود. از این بین 7 حالت الزامات آزمون انفجار در زیر خودرو را برآورده می‌سازند. حالت بهینه خودرو دارای وزن 39/571 کیلوگرم است که نسبت به حالت اولیه 31/3 کیلوگرم سبک‌تر و نسبت به اولین حالتی که الزامات استاندارد AEP-55 را برآورده می‌سازد 72/79 کیلوگرم سبک‌تر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • یوسفی ع، خلخالی ا، مهدوی ع (1400). شبیه‌سازی عددی و بهینه‌سازی استحکام اتاق کامیون. سازه‌ها و شاره‌ها. 11(4): 15–31  
  • Suhaimi K, Risby MS, Tan KS, Knight VF. (2016) Simulation on the shock response of vehicle occupant subjected to underbelly blast loading. Procedia - Procedia Comput Sci.;80:1223–31.
  • Vlahopoulos N, Zhang G. (2010) Validation of a Simulation Process for Assessing the Response of a Vehicle and Its Occupants To an Explosive Threat. 27th Army Sci Conf.;8.
  • Dooge D, Dwarampudi R, Schaffner G, Miller A. (2011) Ground Vehicle Systems Engineering and Technology Symposium a Ugust 9-11 D Earborn , M Ichigan Evolution of Occupant Survivability Simulation Framework Using Fem-Sph Coupling Evolution of Occupant Survivability Simulation;
  • Arepally S, Gorsich D, Hope K, Gentner S, Drotleff K. (2008) Application of Mathematical Modeling in Potentially Survivable Blast Threats in Military Vehicles. Proc 26th Army Sci Conf.;1–8.
  • Bir C, Barbir A, Dosquet F, Wilhelm M. (2008) Validation of Lower Limb Surrogates as Injury Assessment Tools in Floor Impacts due to Anti-Vehicular Land Mines.;173:1180–4.
  • Bailey AM, Christopher JJ, Henderson K, Brozoski F, Salzar RS.(2013) Comparison of Hybrid‐III and PMHS Response to Simulated Underbody Blast Loading Conditions.;7288:158–70.
  • Erdik A. (2019) Investigation of dynamic response of a mannequin in a vehicle exposed to land mine blast. Sak Univ J Sci.;23:1–10.
  • Denefeld V, Heider N, Holzwarth A, Sättler A, Salk M. (2014) Reduction of global effects on vehicles after IED detonations. Def Technol.;10(2):219–25.
  •  Xiang Y, Wang Q, Fan Z, Fang H. (2006) Optimal crashworthiness design of a spot-welded thin-walled hat section. Finite Elem Anal Des. 1;42(10):846–55.
  •  زاهدی‌نیا م, حسینی ر, خدارحمی ح. (1397) مطالعه تجربی و عددی تغییر شکل صفحات چندلایه کامپوزیت-فلز (FML) با ضخامت‌های یکسان تحت بارگذاری انفجاری. مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها.;8(4):129–42.
  •  Pandelani T, Modungwa D. (2022) The response of Military Lower Extremity and Hybrid III leg using the Hybrid III and EuroSID-2 ATD in vertical loading impacts. Traffic Inj Prev.10;
  •  Husni Mubarok MA, Muttaqie T, Prabowo AR, Sohn JM, Surojo E, Imaduddin F. (2022) Effects of Geometrical Variations on the Performance of Hull Plate Structures under Blast Load: A Study using Nonlinear FEA. Procedia Struct Integr.;41:282–9.
  •  Ciepielewski R, Gieleta R, Miedzinska D (2022). Experimental Study on Static and Dynamic Response of Aluminum Honeycomb Sandwich Structures;
  •  Lim J, Jang YS, Chang HS, Park JC, Lee J. (2018) Role of multi-response principal component analysis in reliability-based robust design optimization: an application to commercial vehicle design. Struct Multidiscip Optim; 58(2):785–96.
  • (NSA) NSA. PROCEDURES FOR EVALUATING THE PROTECTION LEVEL OF ARMOURED VEHICLES - IED THREAT.
  •  افشار م (1399). شبیه سازی و بهینه سازی لوله های برخورد جانبی کامپوزیتی در خودرو. پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی خودرو گرایش سازه و بدنه خودرو.
  •  
  •  موسی‌زاده ا. (1399) بهینه سازی سفتی فریم موتورسیکلت برقی. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت.
  •  Tabiei  a, Lawrence C, Fasanella EL. )2009( Validation of Finite Element Crash Test Dummy Models ofr the Prediction of Orion Crew Member Injruies during a Simulated Vehicle Landing. 10th LS-DYNA users Conf.;(5):1–28.
  • خاکی جامعی م (2017). بررسی عددی تأثیر نانوسیال بر راندمان چاه حرارتی میکرئ کانالی با استفاده از روش تاگوچی. مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها.;7(1):275–87.

 

 

مکانیک سازه ها و شاره ها
دوره 12، شماره 5
آذر و دی 1401
صفحه 109-122

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار