طراحي ضربه گير به كمك بررسي رفتار فروريزش محوري لوله هاي متقارن محوري

Crashworthiness Design Using to Investigation of Axial Crushing Behaviour of Axsisymmetric Tubes

طراحي و بررسي رفتار جاذب‌هاي انرژي يكي از موضوع هاي مهم در صنايع مي‌باشد. سازه هاي لوله اي جدارنازك فلزي يكي از انواع پركاربرد جاذب‌هاي انرژي است كه همواره پيش‌بيني نحوه فروريزش و تعيين ميزان جذب انرژي در آ‌ن‌ها مورد مورد توجه پژوهشگران بوده است. در اين مقاله طراحي ضربه گير به كمك بررسي رفتار فروريزش محوري لوله هاي متقارن محوري به صورت عددي ارائه شده است. در ابتدا مدل اجزاء محدودي براي خواص مكانيكي مواد ساخته ميشود و با داده هاي تجربي صحه گذاري مي شود. سپس مدلي براي لوله جدارنازك تحت بارگذاري محوري اتخاذ مي شود. مقايسه نشان مي دهد نتايج اجزاء محدود تطابق قابل قبولي با نتايج تجربي دارد. سپس از مدل صحه گذاري شده براي بررسي لوله هاي متقارن محوري با مقاطع مختلف و مطالعه پارامتري بهترين هندسه تحت بارگذاري محوري استفاده مي شود. در مجموع 7 مدل عددي با هندسه متفاوت تهيه و رفتار فروريزشي اين هندسه‌ها به صورت متقارن‌محوري شبيه‌سازي شده است. مقايسه نتايج ميزان انرژي جذب شده و نيروي بيشينه فروريزش هندسه هاي مختلف نشان مي‌دهد كه لوله مخروطي با درپوش كروي داراي عملكرد بهتري نسبت به ديگر هندسه ها است. بنابراين مطالعه پارامتري براي تعيين اثر پارامترهاي مختلف مانند شعاع بخش كروي، زاويه نيم رأس، ضخامت و دانسيته فوم بر روي اين هندسه انجام شده است. نتايج اين مطالعه، اطلاعات پژوهشي جديدي است كه طراحي لوله هاي جدارنازك متقارن‌ محوري را به عنوان جاذب انرژي در كاربرد برخورد تسهيل مي كند.

Designing and studying the energy absorption behaviour is one of the important subjects in the industries. The thin-walled metal tube structures are one of the most widely used types of energy absorbers that have always been considered by researchers for predicting how to crushing behaviour and determine the amount of energy absorbed by them. A numerical study of crashworthiness design using to investigation of axial crushing behaviour of axisymmetric tubes is presented in this paper. First, a Finite Element (FE) model for material properties was constructed and validated by experimental data. Next, a model for the thin-walled tube under axial loading was adopted. The comparison between the FE results as well as the experimental results showed good agreements. The validated FE model was then used to investigate axisymmetric thin-walled tubes with different cross-section and parametric studies of best geometry under axial loading. Making a totally 7 different geometries and the collapse behaviour of the absorbent geometries then has been simulated. A comparison of energy absorption results and maximum crushing load between the different geometries show that conical tubes with shallow spherical caps are better than others. So, the parametric studies were carried out to determine the effect of different parameters such as the spherical region radius, semi-apical angle, thickness and foam density on crushing behaviour of this geometry. The outcomes of the study are new research information which will facilitate the design of axisymmetric thin-walled tubes as energy absorbers in crushing applications.