بررسی عملکرد جذب انرژی سازه‌های اس - ریل تحت بار ضربه ای با استفاده از روش کپراس و طراحی آزمایشات

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه محقق اردبیلی، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه مونترال، کانادا

چکیده

در این تحقیق خصوصیات جذب انرژی و رفتار لهیدگی سازه­های تیوبی تک و چندجداره­ای اس - ریل[i] با سه سطح مقطع مثلثی، مربعی و شش­ضلعی تحت بارگذاری دینامیکی - محوری مورد تحلیل قرار گرفته است. گام اول صحت‌سنجی درست نتایج شبیه­سازی اجزای محدود صورت پذیرفته در نرم‌افزار ال. ­اس. ­داینا در مقایسه با نتایج به‌دست آمده از آزمایشات تجربی روی تیوب سادة مربعی و تیوب چندجداره­ای دایروی­ بوده است. جنس سازه­های در نظر گرفته شده در این تحقیق و نمونه‌های آزمایشگاهی از آلومینیوم به‌دلیل نسبت استحکام به وزن بالا می­باشد. سه شاخص جذب انرژی[ii]، بیشینة نیروی لهیدگی[iii] و ضریب بازدهی نیروی لهیدگی[iv] در عملکرد فروریزش سازه‌ها مطرح می­شوند. گام دوم به­کارگیری روش رتبه­بندی کپراس جهت پیداکردن بهترین سازه از منظر جذب انرژی است. نتایج نشان می‌دهد که با افزایش تعداد اضلاع و کنج­های سطح مقطع­ تماسی میزان عملکرد جذب انرژی افزایش می‌یابد. در انتها، با استفاده از روش رویة پاسخ[v] و طراحی آزمایشات[vi]­ به بهینه­سازی و بررسی آثار پارامترهای طراحی همچون ضخامت و فاصلة انحرافی بر عملکرد جذب انرژی سازة بهینه پرداخته شده است.



[i]. S-rail


[ii]. EA


[iii]. PCF


[iv]. CFE


[v]. Response surface method


[vi]. Design of expriment

کلیدواژه‌ها


[1] Y. Ohkami, K. Takada, K. Motomura, M. Shimamura, H. Tomizawa, M. Usuda, Collapse of thin-walled curved beam with closed-hat section-part 1: study on collapse characteristics, SAE Technical Paper 10, 1990, pp. 900460.

[2] H. Kim, T. Wierzbicki, Effect of the cross-sectional shape of hat-type crosss ections on crash resistance of an ‘‘S’’-frame, Thin-Walled Struct 39, 2001, pp.535–554.

[3] C. Zhang, A. Saigal, Crash behavior of a 3D S-shape space frame structure, J Mater Process Tech191, 2007, pp.256–259.

[4] P. Hosseini-Tehrani, M. Nikahd, Effects of ribs on S-frame crashworthiness, Proceeding of IMechE Part D, J Auto Eng 220, 2006, pp.1679-1689.

[5] P. Hosseini-Tehrani, M. Nikahd, Two materials S-frame representation for improving crashworthiness and lightening, Thin-Walled Struct 44, 2006, pp. 407–414.

[6] H. Kim, H., T. Wierzbicki, Effect of the cross-sectional shape on crash behavior of a 3-D space frame, Impact Crash Lab Rep 34, 2000, PP.256-259.

[7] A. Khalkhali, A. Darvizeh, A. Masoumi, N. Nariman-Zadeh, Experimental and numerical investigation into the quasi-static crushing behaviour of the S-shape square tubes, J Mech, 27(4), 2011, pp. 585−596.

[8] A. Elmarakbi, Y. X. Long, J. MacIntyre, Crash analysis and energy absorption characteristics of S-shaped longitudinal members, Thin-Walled Struct 68, 2013, pp. 65–74.

[9] LS-DYNA, Livermore Software Technology Corporation. Livermore, California, USA; 2010.

[10] X. Zhang, H. Zhang, Energy absorption of multi-cells tube columns under axial compression, Thin-Walled Struct 68, 2013, pp. 156–163.

[11] Na. Qiu, Y. Gao, J. Fang, Zh. Feng, G. Sun, Q. Li, Crashworthiness analysis and design of multi-cell hexagonal columns under multiple loading cases, Finite Element Anal Des 104,2015, pp. 89–101

[12] E. K. Zavadskas, Z. Turskis, J. Tamošaitiene, V. Marina, Multi criteria selection of project managers by applying grey criteria, Technol. Econ Dev Econ 14, 2008, pp. 462–477.

[13] E. K. Zavadskas, A. Kaklauskas, Z. Turskis, J. Tamošaitiene, Selectionofthe effective dwelling house walls by applying attributes values determinedat intervals, J Civ Eng  Manag 14, 2008, pp. 85–93.

[14] A. Baroutaji, M. D. Gilchrist, D. Smyth, A. G. Olabi, Crush analysis and multi-objective optimization design for circular tube under quasi-static lateral loading, Thin-Walled Struct 86, 2015, pp. 121–131.