بررسی رفتار فشار شبه استاتیکی قوطی‌های پرشده با کامپوزیت فومی Al-Si-SiC-xFe

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 2، دوره 27، شماره 2 - شماره پیاپی 14، شهریور 1395، صفحه 9-24   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v27i2.25765

نویسندگان

محمدجواد نیری^* ؛ محمدجواد خواجه علی؛ سید محمد حسین میرباقری

دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

اثر آهن بر ساختار سلولی و جذب انرژی لوله‌های جدار نازک برنجی، پر شده با فوم‌های Al-7Si-3SiC-xFe تولید شده به روش متالورژی پودر، در بارگذاری فشاری تک محوری بررسی شد. نتایج نشان داد که افزایش درصد وزنی آهن تا 3 % وزنی سبب همگن شدن نسبی ساختار سلولی، افزایش چگالی و گردی حفره‌ها می‌شود. در حالیکه به دلیل تشکیل فازهای بین فلزی سوزنی Al4Fe2Si در دیواره سلولی و همچنین تشکیل حفره های انقباضی در مناطق سه گوش گسترش یافته بین حباب ها، مقدار جذب انرژی طی تغییر کمانش پلاستیک پیشرونده کاهش می‌یابد. همچنین، با در نظر گرفتن داده‌های عددی، مدلی برای پیشبینی جذب انرژی لوله‌های پر شده با فوم‌های فلزی بر حسب هندسه فوم و لوله و چگالی نسبی فوم ارائه و صحه سنجی شده است.

کلیدواژه‌ها

فوم سلول بسته آلومینیوم؛ متالورژی پودر؛ ساختار جدار نازک؛ جذب انرژی

سایر فایل های مرتبط با مقاله

2-nayeri extended.pdf

مراجع

1. Abramowicz W., "Thin-walled structures as impact energy absorbers", Thin-Walled Structures, vol. 41, Issue 2–3, pp. 91-107 (2003).

2. Langseth M., Hopperstad O.S., Berstad T., "Crashworthiness of aluminium extrusions: validation of numerical simulation, effect of mass ratio and impact velocity", International Journal of Impact Engineering, vol. 22, Issue 9–10, pp. 829-854 (1999).

3. Reyes A., Langseth M., Hopperstad O.S., "Square aluminum tubes subjected to oblique loading", International Journal of Impact Engineering, vol. 28, Issue 10, pp. 1077-1106 (2003).

4. Tang Z., Liu S., Zhang Z., "Energy absorption properties of non-convex multi-corner thin-walled columns", Thin-Walled Structures, vol. 51, Issue 1, pp. 112-120 (2012).

5. Yamashita M., Kenmotsu H., Hattori T., "Dynamic axial compression of aluminum hollow tubes with hat cross-section and buckling initiator using inertia force during impact", Thin-Walled Structures, vol. 50, Issue 1, pp. 37-44 (2012).

6. Jones N., "Structural Impact", Cambridge University Press (1989).

7. Cheng Q. et al., "Energy absorption of aluminum foam filled braided stainless steel tubes under quasi-static tensile loading conditions", International Journal of Mechanical Sciences, vol. 48, Issue 11, pp. 1223-1233 (2006).

8. Ashby M.F. et al., "Metal Foams, A design guide", Butterworth Heinmann (2000).

9. Najafi A., Rais-Rohani M., "Mechanics of axial plastic collapse in multi-cell, multi-corner crush tubes", Thin-Walled Structures, vol. 49, Issue 1, pp. 1-12 (2011).

10. Reyes A., Hopperstad O.S., Langseth M., "Aluminum foam-filled extrusions subjected to oblique loading: experimental and numerical study", International Journal of Solids and Structures, vol. 41, Issue 5–6, pp. 1645-1675 (2004).

11. Zarei H.R., Kröger M., "Bending behavior of empty and foam-filled beams: Structural optimization", International Journal of Impact Engineering, vol. 35, Issue 6, pp. 521-529 (2008).

12. Zarei H.R., Kröger M., "Optimization of the foam-filled aluminum tubes for crush box application", Thin-Walled Structures, vol. 46, Issue 2, pp. 214-221 (2008).

13. Kavi H., Toksoy A.K., Guden M., "Predicting energy absorption in a foam-filled thin-walled aluminum tube based on experimentally determined strengthening coefficient", Materials & Design, vol. 27, Issue 4, pp. 263-269 (2006).

14. Santosa S., Wierzbicki T., "Crash behavior of box columns filled with aluminum honeycomb or foam", Computers & Structures, vol. 68, Issue 4, pp. 343-367 (1998).

15. Santosa S.P. et al., "Experimental and numerical studies of foam flled sections", International Journal of Impact Engineering, vol. 24, pp. 504-534 (2000).

16. Santosa S.P. et al., "Experimental and numerical studies of foam-filled sections", International Journal of Impact Engineering, vol. 24, Issue 5, pp. 509-534 (2000).

17. Seitzberger M. et al., "Experimental studies on the quasi-static axial crushing of steel columns filled with aluminium foam", International Journal of Solids and Structures, vol. 37, Issue 30, pp. 4125-4147 (2000).

18. Zhang C.-j., Feng Y., Zhang X.-b., "Mechanical properties and energy absorption properties of aluminum foam-filled square tubes", Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol. 20, Issue 8, pp. 1380-1386 (2010).

19. Hanssen A.G., Langseth M., Hopperstad O.S., "Static and dynamic crushing of square aluminium extrusions with aluminium foam filler", International Journal of Impact Engineering, vol. 24, pp. 347-383 (2000).

20. Britan A. et al., "The effect of fine particles on the drainage and coarsening of foam", Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, vol. 344, Issue 1–3, pp. 15-23 (2009).

21. Deqing W., Ziyuan S., "Effect of ceramic particles on cell size and wall thickness of aluminum foam", Materials Science and Engineering: A, vol. 361, Issue 1–2, pp. 45-49 (2003).

22. Kennedy A.R., Asavavisitchai S., "Effects of TiB2 particle addition on the expansion, structure and mechanical properties of PM Al foams", Scripta Materialia, vol. 50, Issue 1, pp. 115-119 (2004).

23. Esmaeelzadeh S., Simchi A., Lehmhus D., "Effect of ceramic particle addition on the foaming behavior, cell structure and mechanical properties of P/M AlSi7 foam", Materials Science and Engineering: A, vol. 424, Issue 1-2, pp. 290-299, (2006).

24. Gergely V., Clyne T.W., "Drainage in standing liquid metal foams: modelling and experimental observations", Acta Materialia, vol. 52, Issue 10, pp. 3047-3058 (2004).

25. Mondolfo L.F., "Aluminum alloys: structure and properties", London: Butterworths (1976).

26. Yi J.Z. et al., "Effect of Fe-content on fatigue crack initiation and propagation in a cast aluminum–silicon alloy (A356–T6)", Materials Science and Engineering: A, vol. 386, pp. 396–407 (2004).

27. Baumgärtner F., Duarte I., Banhart J., "Industrialization of Powder Compact Foaming Process", Advanced Engineering Materials, vol. 2, Issue 4, pp. 168-174 (2000).

28. خواجه‌علی م.ج.، "ساخت قوطی های فومی تو پر و بررسی پارامترهای موثر بر جذب انرژی آنها"، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (1390).

29. Gupta S.P., "Intermetallic compound formation in Fe–Al–Si ternary system: Part I", Materials Characterization, vol. 49, Issue 4, pp. 269-291 (2002).

30. Maitra T., Gupta S.P., "Intermetallic compound formation in Fe–Al–Si ternary system: Part II", Materials Characterization, vol. 49, Issue 4, pp. 293-311 (2002).

31. Mukherjee M., et al., "The effect of cooling rate on the structure and properties of closed-cell aluminium foams", Acta Materialia, vol. 58, Issue 15, pp. 5031-5042 (2010).

32. Alavi Nia A., Haddad Hamedani J., "Comparative analysis of energy absorption and deformations of thin walled tubes with various section geometries", Thin-Walled Structures, vol. 48, Issue 12, pp. 946-954 (2010).

33. Raj R.E., Daniel B.S.S., "Structural and compressive property correlation of closed-cell aluminum foam", Journal of Alloys and Compounds, vol. 467, Issue 1–2, pp. 550-556 (2009).