مقايسه عملكرد جذب انرژي سازه هاي چند جداره مربعي و دايروي با استفاده از روش كپراس و بهينه سازي سازه دايروي با استفاده از روش سطح پاسخ

Comparison of energy absorption performance of multi-walled square and circular structures using COPRAS method and optimization of circular structures using RSM

در اين مقاله به عملكرد جذب انرژي سازه‌هاي دو جداره به همراه صفحات تقويتي كه واصل بين اين جداره‌ها مي‌باشد، تحت بارگذاري شبه‌استاتيكي ‌بصورت محوري و مايل پرداخته شده است. سطح مقطع اين سازه‌ها به دو صورت مربعي و دايروي در نظر گرفته شده است. در اين تحقيق گام اول، صحت سنجي درستي نتايج شبيه‌سازي اجزاء محدود صورت گرفته در نرم‌افزار ال‌اس-داينا در مقايسه با نتايج بدست آمده از آزمايشات تجربي بوده است. سپس از مدل اجزاء محدود مذكور جهت بررسي رفتار جذب انرژي سازه‌هاي دو جداره مربعي و دايروي با مقياس‌هاي مختلف (‌0، 25/0، 5/0‌، 75/0، 1) در حالت‌هاي متفاوت بارگذاري شبه‌استاتيكي محوري و مايل استفاده شده است. گام دوم تحقيق حاضر به‌كارگيري روش رتبه‌بندي كپراس جهت پيدا كردن بهترين سازه از نقطه نظر جذب انرژي بوده است. نتايج حاصل از اين روش نشان داد كه جذب انرژي سازه‌هاي بررسي شده با مقياس 5/0‌ بهترين حالت سازه‌ها بوده و از سوي ديگر طبق داده‌هاي استخراج شده، سازه با سطح مقطع دايروي در مقايسه با سطح مقطع مربعي داراي ميزان جذب انرژي بالايي مي‌باشد. همچنين با افزايش زاويه‌ي بارگذاري، ميزان جذب انرژي‌ و بيشترين نيروي لهيدگي كاهش‌ يافت. در انتهاي تحقيق، با استفاده از روش‌هاي سطح پاسخ و طرح تركيب مركزي و همچنين شناسايي نقاط مهم، متغيرهاي طراحي از قبيل ضخامت و شعاع سازه دو جداره دايروي بهينه گرديد.

In this paper, the energy absorption performance of double-walled structures with reinforcements that joint the inner and outer members together were studied under axial and oblique quasi-static loading. These structures were assumed to have square and circular cross-sections. In the first step of this research, the finite element simulations performed in LS-DYNA were validated by comparing with experimental results. This validated code was then used to simulate energy absorption behavior of the double-walled square and circular structures with different scales (0, 0.25, 0.5, 0.75, and 1) under different axial and oblique quasi-static loading. In the second step, a multi-criteria decision-making method namely complex proportional assessment (COPRAS) was employed to select the best possible structure in view point of crashworthiness. The results demonstrated that the cross-sections with the scale of 0.5 were the best energy absorbers. Moreover, the circular cross-section was found to be the best energy absorber due to having higher number of sides. In addition, both energy absorption and peak crushing force reduced by increasing the loading angles. Finally, the response surface (RSM) and central composite design methods were used to optimize the design parameters including the thickness and radius of the double-walled circular structure.