بهبود عملكرد ضربه پذيري لوله آلومينيومي AA7075 تحت بارگذاري ضربه اي با تغيير در هندسه

Improve the Crashworthiness Properties of AA7075 Tube under Axial Impact Loading by Geometrical Change

سازه هاي جدار نازك يكي از بهترين جاذب هاي انرژي در بارگذاري هاي ضربه اي بوده كه به شكل هاي مختلف ازجمله لوله هاي استوانه و پروفيل هاي مربعي و به روش هاي مختلف مانند بارگذاري محوري و مايل موردمطالعه قرارگرفته است. اين سازه ها در صنايع مختلفي مثل هوافضا، ريلي و حمل ونقل جاده اي استفاده مي شود، خصوصا در خودرو براي كاهش صدمه به سرنشين در تصادف كاربرد دارد. در جهت بهبود عملكرد ضربه پذيري سازه، يكي از پارامترهاي مهم نيروي بيشينه عكس العمل در جاذب است كه به بخش هاي بعدي خودرو و نهايتا به سرنشين وارد مي شود. در اين تحقيق سعي شده است جهت آزمون هاي تجربي از لوله هاي آلومينيومي ساخته شده از آلياژ فوق سبك AA7075 با خاصيت جذب انرژي بالا استفاده شود. با در نظر گرفتن روابط تشكيل لولاي پلاستيك در مقاطع جدار نازك، هندسه اي پيشنهادشده كه با تركيب شدن بارگذاري محوري و بارگذاري مايل بتوان نيروي بيشينه را بهتر كنترل كرد. با تغيير در هندسه سر لوله به فرم شيپوري، پس از انجام آزمون هاي تجربي و تطابق نتايج شبيه سازي هاي اجزاي محدود، مطابق روابط تحليلي ارائه شده تاثير اين قوس سبب 30% كاهش نيروي بيشينه اوليه شده و همچنين اثر پارامترهاي هندسي نيز مورد بررسي قرار گرفته است. در اين خصوص نيز نتايج قابل قبولي جهت كنترل نيروي بيشينه حاصل شده است. با تغيير ارتفاع قوس به دو برابر و نصف، نيروي بيشينه اوليه به ترتيب 15% افزايش و 20% كاهش داشته است.

Thin-walled sections absorb impact energy very efficiently that were considered in the studies in different shapes such as square profiles and cylindrical tubes by various methods as axial collapse or oblique loading. These structures are used in a variety of industries, such as aerospace, railways and road transport, especially to reduce road accident injuries in vehicles. To improve the crashworthiness properties of the structures, the peak load of the absorbers that ultimately shocks the occupant is also of importance. In this study, the cylindrical tubes of ultra-light aluminum alloys AA7075 that have a high-energy absorbing property were used for empirical tests. By considering the relationships of plastic hinge formation in thin-walled sections, a new geometry has been proposed that combined the axial and oblique loadings, then the peak load was controlled completely. By changing the end-cap of the tubes to the nozzled shape, after conducting empirical tests and validation of the finite element simulation results, according to analytical relation, the effect of this change was 30% reduction of initial peak load. Also, the effect of the geometry parameters has been studied. In this regard, to control the initial peak load, acceptable results are obtained. By changing the arc height by double and half, the peak load increased by 15% and decreased by 20%, respectively.