بررسی عددی اثر هندسه و فوم فلزی در جذب انرژی پروفیل‌های تودرتو

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 4، دوره 34، شماره 3 - شماره پیاپی 29، آبان 1401، صفحه 67-78   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jacsm.2022.76176.1110

نویسندگان

حماد کشاورزپور^{* 1}؛ علی قاسمی²؛ مهدی اویسی²

¹مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد رشت، رشت، ایران

²مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران شمال، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله به بررسی اثر هندسه و اضافه شدن جاذب‌های فوم آلومینیوم در میزان جذب انرژی پروفیل‌های جدار نازک تو در تو تحت بار محوری فشاری پرداخته شده است. به‌منظور بررسی عددی از نرم افزار المان محدود آباکوس استفاده شده است. پروفیل‌های تو در تو از جنس آلومینیوم 6060-T5 و پروفیل بیرونی و داخلی با سطوح مقطع دایره، مربع، شش‌ضلعی و هشت‌ضلعی در نظر گرفته شده است. نمودار نیرو و جابجایی به‌منظور بررسی میزان جذب انرژی هندسه‌های مختلف پروفیل‌های تو در تو به همراه محاسبه جذب انرژی کلی و جذب انرژی ویژه استفاده شده است. در انتها به‌منظور بررسی اثر اضافه شدن فوم، سه حالت اضافه شدن فوم آلومینیوم به پروفیل تو در تو تحت بار محوری مورد بررسی قرار گرفت. پروفیل‌های جدار نازک تو در تو در حالت اضافه شدن فوم نسبت به حالت تو‌خالی میزان جذب انرژی بیشتری دارند. علاوه بر این، تعامل بین دیواره‌های فوم و لوله باعث افزایش اضافی در اتلاف انرژی می‌شود.

کلیدواژه‌ها

پروفیل‌های جدار نازک؛ پروفیل‌های تودرتو؛ هندسه؛ فوم آلومینیومی

مراجع

1. Zhu, G., Sun, G., Li, G., Cheng, A. and Li, Q., “Modeling for CFRP structures subjected to quasi-static crushing”, Composite Structures, Vol. 184, Pp. 41-55, (2018).
2. Liu, Q., Fu, J., Wang, J., Ma, J., Chen, H., Li, Q. and Hui, D., “Axial and lateral crushing responses of aluminum honeycombs filled with EPP foam”, Composites Part B: Engineering, Vol. 130, Pp. 236-247, (2017).
3. Mozafari, H., Khatami, S., Molatefi, H., Crupi, V., Epasto, G. and Guglielmino, E., “Finite element analysis of foam-filled honeycomb structures under impact loading and crashworthiness design”, International Journal of Crashworthiness, Vol. 21, No. 2, Pp. 148-160, (2016).
4. Hanssen, A. G., Langseth, M. and Hopperstad, O. S., “Static and dynamic crushing of circular aluminium extrusions with aluminium foam filler”, International Journal of Impact Engineering, Vol. 24, No. 5, Pp. 475-507, (2000).
5. Hanssen, A. G., Langseth, M. and Hopperstad, O. S., “Optimum design for energy absorption of square aluminium columns with aluminium foam filler”, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 43, No. 1, Pp. 153-176, (2001).
6. Djamaluddin, F., Abdullah, S., Ariffin, A. K. and Nopiah, Z. M., “Optimization of foam-filled double circular tubes under axial and oblique impact loading conditions”, Thin-Walled Structures, Vol. 87, Pp. 1-11, (2015).
7. Zhang, Y., Sun, G., Li, G., Luo, Z. and Li, Q., “Optimization of foam-filled bitubal structures for crashworthiness criteria”, Materials & Design, Vol. 38, Pp. 99-109, (2012).
8. Zhang, Y., Ge, P., Lu, M. and Lai, X., “Crashworthiness study for multi-cell composite filling structures”, International Journal of Crashworthiness, Vol. 23, No. 1, Pp. 32-46, (2018).
9. Hussein, R. D., Ruan, D., Lu, G., Guillow, S. and Yoon, J. W., “Crushing response of square aluminium tubes filled with polyurethane foam and aluminium honeycomb”, Thin-Walled Structures, Vol. 110, Pp. 140-154, (2017).
10. Yin, H., Fang, H., Xiao, Y., Wen, G. and Qing, Q., “Multi-objective robust optimization of foam-filled tapered multi-cell thin-walled structures”, Structural and Multidisciplinary Optimization, Vol. 52, No. 6, Pp. 1051-1067, (2015).
11. Mozafari, H., Lin, S., Tsui, G. C. and Gu, L., “Controllable energy absorption of double sided corrugated tubes under axial crushing”, Composites Part B: Engineering, Vol. 134, Pp. 9-17, (2018).
12. Gao, Q., Wang, L., Wang, Y. and Wang, C., “Crushing analysis and multiobjective crashworthiness optimization of foam-filled ellipse tubes under oblique impact loading”, Thin-Walled Structures, Vol. 100, Pp. 105-112, (2016).
13. Gan, N., Yao, S., Dong, H., Xiong, Y., Liu, D. and Pu, D., “Energy absorption characteristics of multi-frusta configurations under axial impact loading”, Thin-Walled Structures, Vol. 122, Pp. 147-157, (2018).
14. Vinayagar, K. and Kumar, A. S., “Crashworthiness analysis of double section bi-tubular thin-walled structures”, Thin-Walled Structures, Vol. 112, Pp. 184-193, (2017).
15. Liu, Z., Huang, Z. and Qin, Q., “Experimental and theoretical investigations on lateral crushing of aluminum foam-filled circular tubes”, Composite Structures, Vol. 175, Pp. 19-27, (2017).
16. Bigdeli, A. and Nouri, M. D., “A crushing analysis and multi-objective optimization of thin-walled five-cell structures”, Thin-Walled Structures, Vol. 137, Pp. 1-18, (2019).
17. Li, Z., Chen, R. and Lu, F. “Comparative analysis of crashworthiness of empty and foam-filled thin-walled tubes”, Thin-Walled Structures, Vol. 124, Pp. 343-349, (2018).