بررسي تجربي و عددي تاثير هندسه مقطع و فوم فلزي بر روي تغيير شكل و ويژگي هاي جذب انرژي لوله هاي جدارنازك

Experimental and numerical investigations of effects of section geometry and metallic foam filler on deformation and energy absorption characteristics of thin-walled tubes

در اين تحقيق، اثر هندسه مقطع و وجود پركننده فوم فلزي بر رفتار مكانيكي مقاطع جدار نازك تحت تاثير بارهاي محوري شبهاستاتيك به صورت تجربي و عددي مورد بررسي قرار گرفته است. سه نوع از مقاطع جدار نازك (دايره اي، شش ضلعي و مربع) از جنس آلومينيوم 1200 به صورت توخالي و پرشده از فوم تحت بارگذاري محوري شبه استاتيكي قرار داده شده و خصوصيات جذب انرژي آنهاشاملنيروي بيشينه، نيروي متوسط لهيدگي، انرژي جذب شده و نحوه تغييرشكل مورد مطالعه و مقايسه واقع شده اند. ازدستگاهاينسترون مدل 8305 براي بارگذاري شبه استاتيكي استفاده شده است. نتايج پژوهش نشان داد كه مقطع دايره اي داراي بيشترين ميزان جذب انرژي و نيروي متوسط است؛ فوم فلزي باعث بالا رفتن ميزان جذب انرژي و مقدار نيروي ميانگين مي شود؛ فوم فلزي در حالت كلي تاثيري بر تعداد چين خوردگي ها ندارد و نهايتا مقدار جذب انرژي سازه پرشده از فوم، از مجموع انرژي هاي جذب شده توسط لوله توخالي و فوم تنها بيشتر است. بعلاوه، نتايج حاصل از شبيه سازي عددي و داده هاي تجربي تطابق خوبي با هم دارند.

In this research, effects of section geometry and metallic foam filler on mechanical behavior of thin-walled tubes under axial quasi-static loads are studied both experimentally and numerically. Three types of Al-1200 thin-walled geometries, circular, square and hexagonal in the forms of hollow and foam-filled tubes are subjected to quasi-static loads and their energy absorption characteristics including maximum load, mean crushing load, absorbed energy and deformation modes are studied and compared. Instron 8305 model machine was used to axial quasi-static loading of the samples. Results of the research show that circular section has the greatest values of mean crushing load and absorbed energy; metallic foam filler increases the mean crushing load and energy absorption capacity; foam-filling does not affect the number of folds in general and finally, absorbed energy for foam-filled tube is larger than the sum of energies absorbed by the tube and foam when are loaded separately. Furthermore, numerical results are in good agreement with the experimental data.