تحليل تجربي و عددي كمانش و كنترل ميزان جذب انرژي ضربه‌گيرهاي دوجداره مربعي تحت بار محوري شبه‌استاتيكي و ديناميكي

Experimental and Numerical Analysis on buckling and control amount of Energy Absorption of square bitubular shock absorbers under quasi-static and dynamic axial Loading

امروزه به منظور كاهش خسارات ناشي از برخورد از جاذب‌هاي انرژي استفاده مي‌كنند. سازه‌هاي جدارنازك محبوب‌ترين سازه‌هايي هستند كه به‌عنوان جاذب انرژي در اشكال مختلف ساخته مي‌شوند. سازه‌هاي جدارنازك به‌ خاطر سبكي، ظرفيت جذب انرژي بالا، طول لهيدگي زياد و نسبت جذب انرژي به وزن بالا به‌عنوان يكي از كارآمدترين سيستم‌هاي جذب انرژي كاربرد روز افزوني پيدا كرده‌اند. ﻫﺪف از اﻧﺠﺎم اﯾﻦ ﺗﺤﻘﯿﻖ ﺑﺮرﺳﯽ اﺛﺮ ﺗﻐﯿﯿﺮ‌ﺷﮑﻞ ﻫﻨﺪﺳﯽ ﻟﻮﻟﻪ برنجي با سطح مقطع مربعي ﺑﺮ ﻣﯿﺰان ﺟﺬب انرژي و ﺑﺮرﺳﯽ اﺛﺮ تركيب دوجداره آن ها ﺑﺮاي ﺟﺬب اﻧﺮژي ﺑﯿﺸﺘﺮ ﻧﺎﺷﯽ از بارگذاري محوري است. در ﺑﺨﺶ ﺗﺠﺮﺑـﯽ، اﺑﺘـﺪا ﻟﻮﻟـﻪﻫـﺎﯾﯽ با سطح مقطع مربعي از ﺟﻨﺲ برنج ﺗﻬﯿﻪ شده و ﺳﭙﺲ آزﻣﺎﯾﺶﻫﺎي ﺷﺒﻪاﺳﺘﺎﺗﯿﮑﯽ ﺑﺎ ﻧﺮخ ﺑﺎرﮔﺬاري ﺛﺎﺑﺖ ﺑﺮ روي ﻧﻤﻮﻧﻪﻫﺎ اﻧﺠﺎم گرفته است و نمودار نيرو ﺑﺮﺣﺴﺐ جابجايي در ﻫﺮ آزﻣﺎﯾﺶ اﻧﺪازهﮔﯿﺮي شده است. مدلي براي شبيه سازي فرايند فروريزش با استفاده از تحليل اجزاي محدود ارائه و اثر رفتار غير‌خطي مواد، تماس و تغيير شكل بزرگ در اين شبيه سازي در نظر گرفته شده است. با ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﻧﺘﺎﯾﺞ ﺗﺠﺮﺑﯽ و ﻋﺪدي مشخص گرديد كه مدل ارائه شده براي تعيين پاسخ فروريزش و تعيين نمودار نيرو- جابه جايي و ميزان انرژي جذب شده مناسب است. از مدل اجزاء محدود صحه گذاري شده در مطالعه پارامتري براي تعيين اثر پارامترهاي هندسي (از جمله عيوب هندسي و ضخامت) و پارامترهاي بارگذاري ديناميكي (از جمله جرم برخورد كننده و سرعت برخورد كننده) بر انرژي جذب ‌شده استفاده شده است.

Today, energy absorbers are used to reduce the damage caused by collision. Thin-walled structures are the most popular energy absorbent and is used in various forms. Thin-walled tubes due to lightness, high value of impact energy absorption, long crushing length and high ratio of energy absorption into weight have ever-increasing application as one of the effective energy absorption. The purpose of this study was to investigate the effect of geometry deformation on the energy absorption of brass tubes with square cross-section and the effect of combined bitubular tubes to absorb more energy under Axial Loading. In the experimental part, brass tubes with square cross-section were prepared and then the quasi-static tests with static loading rate were performed and the load-deflection diagrams in each test were obtained. A numerical model is presented based on finite element analysis to simulate the collapse process considering the non-linear responses due to material behavior, contact and large deformation. The comparison of numerical and experimental results showed that the present model provides an appropriate procedure to determine the collapse mechanism, crushing load and the amount of energy absorption. The validated finite element model was then used for the parametric studies, in order to determine the effect of the geometry parameters (i.e. imperfection and thickness) and dynamic loading parameters (i.e. impact mass and impact velocity) on the energy absorption.