تخريب خمشي جاذب‌هاي انرژي جدار نازك و ارائۀ مدل ساده‌شدۀ عددي

Bending Collapse of Thin Walled Energy Absorber and Presenting Numerical Simplified Model

سیستم‌های جذب انرژی ضربه در صنایع مختلف به‌ویژه در صنایع خودروسازی و ریلی به‌عنوان راه‌حلی برای كم كردن اثر ضربۀ وارد به سرنشینان و بالا بردن ایمنی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این ‌مقاله بر ‌روی رفتار تخریب خمشی جاذب‌های انرژی جدار نازك با مقاطع ‌دایروی و مربعی تمركز می‌كند. تئوری به‌كار گرفته‌شده در آن تعادل انرژی كل است. مود متداول تخریب خمش جهت استخراج روابط، مد نظر می‌باشد. به همین منظور روابط به‌دست آمده با نتایج منتشرشده برای مقاومت خمشی سازه‌های لوله‌ای جدار نازك شامل مطالعات آزمایشگاهی و تحلیلی مقایسه شده‌اند. در ادامه با استفاده از رابطۀ مقاومت خمشی استخراج‌شده، مدل‌های ‌ساده‌شده برای لوله‌ها‌ی دایروی و مربعی معرفی می‌گردند. مزیت اصلی مدل‌های ‌ساده‌شده به‌عنوان یك تكنیك مدل‌سازی بحرانی، كاهش چشمگیر در زمان محاسبات رایانه در مراحل اولیۀ طراحی با ارائۀ نتایج نزدیك به مدل اصلی است. بدین منظور با شبیه‌سازی ضربۀ محوری لولۀ دارای خم با كمك نرم‌افزار المان محدود‌ دینامیكی ‌غیرخطی LS-DYNA، نتایج به‌دست آمده مقایسه گردیده‌اند، تا دقت مدل ساده‌شده و هم‌چنین رابطه مقاومت خمشی استخراج‌شده صحت‌سنجی گردد.

Impact energy absorption systems in various industries such as automotive and railway have a particular importance to minimize the impact on passengers and enhance vehicle safety. This paper focuses on the bending collapse behavior of thin-walled energy absorber with circular and square cross sections. The theory that is applied is global energy equilibrium and the prevalent bending collapse mode for obtaining the relationship is considered. On the same basis, obtained relations are compared with the published results for the bending strength of tubular structures which were derived from experimental and analytical studies. Subsequently by using the derived bending strength formula, simplified models for circular and square tubes is introduced. The main advantage of these simplified models as a critical modeling technique is dramatically reducing the time of computer simulation in early design stages with the results close to the original model. For this purpose, by axial crash simulation of curved tube by using nonlinear dynamic finite element software LS-DYNA, the results are compared to verify the efficiency of the proposed simplified model and the accuracy of the derived relationship for tube’s bending strength.