تحلیل تجربی و شبیه سازی فروریزش محوری پوسته های استوانه ای دوجدارة توخالی و تقویت شدة یک سرگیردار

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

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

2 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اراک، اراک

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

4 کارشناس ارشد مهندسی سازه‌های هوایی، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران

چکیده

لوله ‌های جدار‌نازک تقویت‌ شده با فوم جاذب انرژی مطلوبی در بارگذاری محوری محسوب می‌شوند که نسبت به لوله‌ های توخالی از جذب انرژی بیشتری برخوردارند. در مقالة حاضر، تحلیل تجربی و شبیه‌ سازی رفتار تغییر شکل لوله‌ های دو‌جدارة آلومینیمی با سطح مقطع دایروی تحت بارگذاری محوری شبه‌استاتیک بررسی می‌شود. در مطالعة تجربی لوله‌های دوجدارة توخالی و تقویت‌شده با فوم پلی‌یورتان تحت تأثیر بارگذاری شبه‌استاتیک قرار می‌گیرند و نحوة فروریزش نمونه، تغییرات نیرو و مقدار انرژی لازم تعیین می‌شود. چون در حالت تجربی، نحوة فروریزش تمامی لوله‌ های دوجداره به‌‌صورت متقارن ‌محوری است، مدل متقارن محوری با استفاده از تحلیل اجزای محدود برای شبیه‌سازی فروریزش لوله‌های دوجداره با سطح مقطع دایروی ارائه می‌شود و اثر رفتار غیرخطی مواد، تماس و تغییر‌ شکل بزرگ در این شبیه‌سازی در نظر گرفته می‌شود. مقایسة نتایج تجربی و شبیه‌سازی نشان می‌دهد مدل ارائه ‌شده روش مناسبی برای تعیین پاسخ فروریزش و میزان انرژی جذب ‌شده ارائه می‌کند. در ادامه، اثر پارامترهای ابعادی و چگالی فوم بررسی می‌شود و نتایج مزیت استفاده از لوله‌ های دو‌جداره به‌عنوان جاذب انرژی به‌وضوح بیان می‌شود. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که میزان جذب انرژی پوسته‌های استوانه‌ای تقویت‌شده نسبت به توخالی بیشتر است، این در حالی است که نیروی بیشینة فروریزش در هر دو نمونه تقریباً یکسان است.

کلیدواژه‌ها


[1] ع. نیک‌نژاد، غ. لیاقت، مقایسه رفتار چین‌خوردگی ستون‌های چهارگوش جدار نازک در دو حالت توخالی و توپر، نوزدهمین همایش سالانه مهندسی مکانیک، بیرجند، انجمن مهندسان مکانیک ایران، دانشگاه بیرجند، 1390.

[2] ع. قمریان، م. فارسی، تحلیل آزمایشگاهی و عددی فروریزش محوری سازه‌های جدارنازک ترکیبی، فصلنامه مکانیک هوافضا (رفتار مکانیکی مواد و سازه‌ها)، س. 8، ش. 1، ص. 99-109، بهار 1391.

[3] ع. علوی‌نیا، ح. محمدی الموتی، بررسی عددی و تجربی رفتار مکانیکی و خواص جذب انرژی لوله‌های هرمی جدارنازک تحت بارگذاری محوری شبه‌استاتیکی، بیستودومینکنفرانس سالانه مهندسی مکانیک، اهواز، انجمن مهندسان مکانیک ایران، دانشگاه شهید چمران اهواز، ۱۳۹۳.

[4] A. A. Singace, Axial crushing analysis of tubes deforming in the multi-lobe mode, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 44, pp.865-890, 1999.

[5] ع. علوی‌نیا، ع. فرشاد، بررسی تجربی و عددی تاثیر هندسه مقطع و فوم فلزی بر روی تغییر شکل و ویژگی های جذب انرژی لوله های جدارنازک، مکانیک سازه ها و شاره ها، س. 4، ش. 1، ص. 51-63، 1393.

[6] م. شریعتی، م. داورپناه، ح. چاوشان، ح. الله‌بخش، تحلیل تجربی و عددی کمانش و کنترل میزان جذب انرژی پوسته‌های با هندسه‌های مختلف از جنس فولاد ضدزنگ SS304L تحت بار محوری شبه‌استاتیکی، مهندسی مکانیک مدرس، س. 14، ش. 3، ص. 60- 68، خرداد 1393.

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

[8] س. آذرخش، ع. رهی، ع. قمریان، بررسی آزمایشگاهی و عددی رفتار لهیدگی پوسته های استوانه ای برنجی، مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها، س. 6، ش. 2، ص. 181-196، 1395.

[9] S. Azarakhsh, A. Rahi, A. Ghamarian, H. Motamedi, Axial crushing analysis of empty and foam-filled brass bitubular cylinder tubes, Thin-walled Struct, Vol. 95, pp. 60-72, 2015.

[10] A. Ghamarian, H. R. Zarei, Crashworthiness investigation of conical and cylindrical end-capped tubes under quasi static crash loading, Int. J. Crashworthiness, Vol. 17, pp. 19-28. 2012.

[11] A. Ghamarian, M. T. Abadi, Axial crushing analysis of end-capped circular tubes, Thin-Walled Structuer, Vol.49, pp. 743-752. 2011.

[12] A. Ghamarian, H. R. Zarei, M. T. Abadi, Experimental and numerical crashworthiness investigation of empty and foam-filled end-capped conical tubes, Thin-Walled Structuer, Vol. 49, pp.1312–1319, 2011.

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

[14] A. Ghamarian, H. R. Zarei, M. A. Farsi, N. Ariaeifar, Experimental and Numerical Crashworthiness Investigation of the Empty and Foam‐Filled Conical Tube with Shallow Spherical Caps, Strain, Vol. 49, No. 3, pp. 199-211, 2013.

[15] H. Pawtucket, K. Sorensen, Abaqus user’s manual, 1999.