بررسي تجربي و عددي جذب انرژي و تغيير شكل لوله هاي جدار نازك تو خالي و توپر با هندسه مقاطع دايره و مربع تحت بار ضربه اي عرضي

Investigation of energy absorption and deformation of thin walled tubes with circle and square section geometries under transverse impact loading

در اين تحقيق به بررسي تجربي و عددي جذب انرژي و تغييرشكل لوله هاي جدار نازك با هندسه هاي مربعي و دايروي تحت بار ضربه اي عرضي پرداخته شده است. هدف از انجام اين تحقيق بررسي اثر تغيير شكل هندسي براي لوله آلومينيومي بر ميزان جذب انرژي و بررسي اثر وجود فوم درون آن براي جذب انرژي بيشتر ناشي از ضربه عرضي است. در بخش تجربي، ابتدا لوله-هايي از جنس آلومينيوم به صورت تو خالي و توپر با فوم پلي اورتان تهيه شد و سپس آزمايش هاي شبه استاتيكي با نرخ بارگذاري ثابت و ديناميكي توسط دستگاه سقوط وزنه بر روي نمونه ها با انرژي هاي مختلف انجام گرفت و دياگرام شتاب لحظه اي بر حسب زمان در هر آزمايش اندازه گيري شد. در بخش عددي، شبيه سازي پديده‌ي ضربه ي عرضي بر مقاطع جدار نازك با نرم افزار آباكوس صورت گرفت. مقايسه نتايج تجربي و عددي نشان دهنده هم خواني خوب (اختلاف كمتر از بيست درصد) ميان اين نتايج است. در پايان چنين نتيجه گيري شد كه با توجه به جنس سازه، در انرژي هاي بالا لوله مربعي نسبت به دايروي 50 درصد جذب انرژي ويژه بالاتر و لوله توپر نسبت به لوله توخالي 20 درصد جذب انرژي ويژه بالاتري دارد. ميزان خيز در لوله توخالي و لوله دايروي همواره به ترتيب بيشتر از لوله توپر و لوله مربعي است.

In this study, the numerical and experimental study of energy absorption and deformation of thinwalled tubes with square geometry and circular cross under impact loading is studied. The purpose of this study was to investigate the effect of geometry on the energy absorption of aluminum tubes and the effect of foam filled tubes to absorb more energy under transverse impact. In the experimental part, hollow aluminum tubes filled with solid polyurethane foam were prepared and then the quasi-static tests with static and dynamic loading rates were performed by drop hammer method on samples with different energy and the acceleration-time diagrams in each test were obtained. In the last part of this study simulation of the phenomenon of transverse impact on thin sections was carried out with the ABAQUS software. The discussion and conclusions of this study and the results of experimental tests carried out by the author of the thesis have been compared with the results of numerical analysis and show a good agreement (difference below twenty percent). Finally, it was concluded that with regard to material of structure, at high energies square tubes have 50 percent specific energy absorbed higher than circular tubes and filled tubes have 20 percent specific energy absorbed higher than hollow ones. Also, transverse displacement of the hollow tube and circular tube is always higher than the filled tube and square tube.