بررسی و بهینه سازی رفتار جاذب‌های انرژی چند جداره و چندسلولی با مقاطع مختلف

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایران

2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله به مطالعه رفتار جذب انرژی لوله‌های چند جداره و چند سلولی با مقاطع مختلف پرداخته شده است. شبیه‌سازی عددی برای مقاطع دایره‌ای و مربعی در نرم افزار آباکوس انجام ‌شد. ابتدا نتایج عددی با نتایج آزمایشگاهی موجود در مراجع مقایسه ‌شده است. سپس به مدلسازی چندین طرح مختلف از ترکیب لوله‌های مخروطی و سلول‌بندی، پرداخته شده است. نتایج حاصل از چند سلولی کردن جاذب‌ها که گویای افزایش درصد بالای جذب انرژی مخصوص بوده و برای طراحی سه نوع جاذب با پارامترهای ضخامت، زاویه رأس، فاصله دو لوله و تعداد سلول استفاده شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی این سه جاذب با پارامترهای مختلف استخراج شده و معادلات توابع هدف بر حسب پارامترهای طراحی با استفاده از روش رویه پاسخ از نتایج طراحی آزمایشات به دست آمده است. همچنین با استفاده از الگوریتم ژنتیک بر روی معادلات بدست آمده از روش رویه پاسخ، مشخصات جاذب بهینه مشخص و با نتایج شبیه سازی مربوط به آن جاذب صحه گذاری شده و به این ترتیب طرح بهینه برای مقاطع مختلف به دست آمده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Alexander. J. M, An Approximate Analysis of the Collapse of Thin Cylindrical Shells Under Axial Loading, The Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics, Vol 13, No. 1, pp. 10-15, 1960
[2] Wierzbicki. T, Crushing Analysis of Metal Honeycombs, International Journal of Impact Engineering, Vol 1, No. 2, pp. 157-174, 1983
[3] Abramowicz . W, Jones. N, Dynamic Axial Crushing of Square Tubes, International Journal of Impact Engineering, Vol 2, No. 2, pp. 179-208, 1984.
[4] ElMagd. E, et al., Fracture criteria for automobile crashworthiness simulation of wrought aluminium alloy components, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Vol 32, No. 9, pp. 712-724, 2001.
[5] Kim. H. S, Wierzbicki. T, Closed-form solution for crushing response of three-dimensional thin-walled “S” frames with rectangular cross-sections, International journal of impact engineering, Vol 30, No. 1, pp. 87-112, 2004.
[6] Bardi. F. C, Yun. H. D, Kyriakides. S, On the axisymmetric progressive crushing of circular tubes under axial compression, International Journal of Solids and Structures, Vol 40, No. 12, pp. 3137-3155, 2003.
[7] Langseth. M, Hopperstad. O. S, Static and Dynamic Axial Crushing of Square Thin- Walled Aluminum Extrusions, International Journal of Impact Engineering, Vol 18, No. 7-8, pp. 949-968, 1996.
[8] Chen. W, Wierzbicki. T, Relative Merits of Single-Cell, Multi-Cell and Foam-Filled Thin-Walled Structures in Energy Absorption, Thin-Walled Structures, Vol 39, No. 4, pp.  287-306, 2001.
[9] Zhang.  X, Cheng.  G, A Comparative Study of Energy Absorption Characteristics of Foam-Filled and Multi-Cell Square Columns, International Journal of Impact Engineering,  Vol 34, No. 11, pp. 1739-1752, 2007.
[10] Najafi. A, Rais Rohani. M, Mechanics of axial plastic collapse in multi-cell, multi-corner crush tubes, Thin-Walled Structures, Vol 49, No. 1, pp. 1–12, 2011.
[11] Alavi Nia. A, Parsapour. M, An investigation on the energy absorption characteristics of multi-cell square tubes, Thin-Walled Structures,  Vol 68, pp. 26–34, 2013.
[12] Mamalis. A. G, Manolakos D. E, Saigal. S, Viegelahn. G, Johnson. W, Extensible plastic collapse of thin-wall frusta as energy absorbers, International Journal of Mechanical Sciences, Vol 28, No. 4, pp. 219-229, 1986.
[13] Reid. S. R, Reddy. T. Y, Static and dynamic crushing of tapered sheet metal tubes of rectangular cross-section, International Journal of Mechanical Sciences, Vol 28, No. 9, pp. 623–637, 1986.
[14] Nagel. G. M, Thambiratnam. D. P, A numerical study on the impact response and energy absorption of tapered thin-walled tubes, International Journal of Mechanical Sciences, Vol 46, No. 2,  pp. 201–16, 2004.
[15] Nagel. G. M, Thambiratnam. D. P, Computer simulation and energy absorption of tapered thin-walled rectangular tubes, Thin-Walled Structures,  Vol 43, No. 8, pp. 1225–1242, 2005.
[16] 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, No. 12,  pp. 946–954, 2010.
[17] Azimi. M. B, Asgari. M, A new bi-tubular conical–circular structure for improving crushing behavior under axial and oblique impacts, International Journal of Mechanical Sciences, Vol 105, pp. 253–265, 2016.
[18] Haghi Kashani. M, Shahsavari Alavijeh. H, Akbarshahi. H, Shakeri. M, Bitubular tubes with different arrangements under quasi-static axial compression loading, Materials and  Design, Vol 51, pp. 1095–1103, 2013.
[19] Sharifi. S, Shakeri. M, Ebrahimi Fakhari. H, Bodaghi M, Experimental investigation of bitubal circular energy absorbers under quasi-static axial load, Thin-Walled Structures,  Vol 89, pp. 42–53, 2015.