بررسی و مقایسه نظری و عددی تاثیر اینرسی در رفتار فروریزش جاذب مشبک تک سلولی و دو سلولی تحت بارگذاری ضربه ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه لرستان، لرستان، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

چکیده

در این تحقیق به بررسی و مقایسه نظری و عددی رفتار دینامیکی یک مدل متشکل از چهار میله و چهار مفصل الاستیک-پلاستیک تحت اثرات اینرسی در دو حالت تک سلولی و دو سلولی پرداخته شده است. بررسی نظری پس از پیاده‌سازی فرضیات و به دست آوردن معادلات دینامیکی حرکت، به صورت حل دستگاه معادلات غیرخطی در نرم افزار متلب و بررسی عددی به وسیله نرم افزار اجزا محدود آباکوس صورت گرفته است. در این تحقیق، هدف به دست آوردن رابطه جذب انرژی برحسب پارامتر اینرسی روی سازه مشبک تحت بارگذاری ضرب های و نیز بررسی رفتار دینامیکی پارامترهای موثر و سازوکار فروریزشی سازه در دو حالت تک سلولی و دو سلولی خواهد بود. در نهایت به تحلیل و بررسی تأثیر دو سلولی در نظر گرفتن جاذب، در مقادیر پارامترهای مؤثر در پاسخ رفتار دینامیکی پرداخته شد. از نتایج به دست آمده مشاهده شد که فروریزش جاذب به صورت متقارن دو سویه خواهد بود. همچنین مقایسه و بررسی نتایج درستی فرضیات و رو شهای به کار رفته را در هر دو حالت تک سلولی و دو سلولی به اثبات می‌رساند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Theoretical and Numerical Study and Comparison of the Inertia Effects on the Collapse Behavior of Expanded metal tube Absorber with Single and Double Cell under Impact Loading

نویسندگان [English]

  • H. Hatami 1
  • A.B. Fathollahi 2
1 Mechanical Engineering department, Engineering Faculty, Lorestan University, Khorram-Abad, Iran
2 Mechanical Engineering department, Semnan University, Semnan, Iran
چکیده [English]

The present study provides the theoretical and numerical comparison and study of the dynamic behavior of a four-rod and four-elastic-plastic joint model under the inertia effects in both single and double cell modes. The theoretical study was carried out by solving nonlinear equations in MATLAB with dynamic equations of motion. Numerical analysis was also carried out with ABAQUS. The objective of this study is to derive the equation of energy absorption in terms of the inertia parameter to the expanded metal tube structure under impact loading and also to study the dynamic behavior of effective parameters and collapse mechanism of the structure in both single and double cell modes. Finally, the analysis of the effect of double cell absorber was carried out for the values of effective parameters in dynamic response. The results show that the collapse of the absorber will be symmetric in two directions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Expanded metal
  • Impact
  • Inertia
  • Absorber

مراجع

[1] A. Ghamarian, H.R. Zarei, M.T. Abadi, Experimental and Numerical Crashworthiness Investigation of Empty and Foam-filled End-capped Conical Tubes, Thin-walled Structural, 49(10) (2011) 1312– 1319.
[2] N. Jones, Energy-absorbing effectiveness factor, International journal of impact engineering, 37(2010)754-765.
[3] A. Meidell, Computer aided materials election for circular tubes designed to resist axial crushing, ThinWalled Structures, (47)8 (2009) 962–979.
[4] SC.Yuen, GN. Nurick, energy absorbingcharacteristics of tubular structures with geometric and material modifications, Apply Mechanics Review, (61) 2 (2008)802-815.
[5] Z. Li, L. Guo, J. Yu, Deformation and energy absorption of aluminum foam-filled tubes subjected to oblique loading, International Journal of Mechanical Sciences, 54(2012)48–56.
[6] D. Karagiozova, M.N.AlvesJones, Inertia effects in axisymmetrically deformed cylindrical shells under axial impact, International journal of impact engineering, 24 (2000)1083-1115.
[7] Z. Wang, H. Tian, Z. Lu, W. Zhou,High-speed axial impact of aluminum honeycomb - Experiment and simulation, composite part B, 12 (2013)203-215.
[8] W. Abramowicz, N. Jones, Transition from initial global bending to progressive buckling of tubes loaded statically and dynamically, International journal of impact engineering, 19 (1997)415-437.
[9] H. Qu, J. Huo Ch. Xu, F. Fu, Numerical studies on dynamic behavior of tubular T-joint subjected to impact loading, International Journal of Impact Engineering, 67 (2014) 12-26.
[10] N. Jones, R.S. Birch, Low-velocity impact of pressurized pipelines, International journal of impact engineering37(2)(2010) 207-219.
[11] Y.S. Tai, M.Y. Huang, H.T. Hu, Axial compression and energy absorption characteristics of high-strength thin-walled cylinders under impact load, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 53(2010)1–8.
[12] J. Song, Y. Chen, G. Lu, Light-Weight thinwalled structures whit patterned windows under axial crushing, International journal of Mechanical Sciences, 66 (2013) 239-248.
[13] X. Zhang, G. Cheng, Z. You, H. Zhang, Energy absorption of axially compressed thin-walled square tubes with patterns, Thin-Walled Structures, 45(9) (2007)737–746.
[14] R.H. Grzebieta, N.W. Murray, The static behaviour of struts with initial kinks at their centre point , International journal of impact engineering, 3 (1985)155-165.
[15] R.H. Grzebieta, N.W. Murray, Energy absorption of an initially imperfect strut subjected to an impact load, International journal of impact engineering, 4(1986) 145-159.
[16] E. Booth, D. Collier, J. Miles, Impact scalability of plated steel structures In structural crashworthiness, Butterworths,London, 15 (1983) 136-175.
[17] R.W. English, C.R. Calladine, Strain –rate and inertia effects in the collapse of two type of energy – absorbing structure, International journal of Mechanics Sciences, 26 (1984)689-701.
[18] C. Garciano, G. Martinez, D. Smith, Experimental investigation on the axial collapse of expanded metal tubes, Thin-Walled Structures, 47 (2009) 953-961.
[19] C. Garciano, G. Martinez, A. Gutirrez, Failure mechanism of expanded metal tubes under axial crushing, Thin-Walled Structures, 51 (2012)20-24.
[20] C. Garciano, G. Martínez, A. Gutierrez, Energy absorption of axially crushed expanded metal tubes, Thin-Walled Structures, 71(2013) 134-146.
[21] D. Smith, C. Graciano, G. Martínez, Quasistatic axial compression of concentric expanded metal tubes, Thin-Walled Structures, 84 (2014)170–176.
[22] L.L. Tam, C.R. Calladine, Inertia and strainrate effects in a simple plate-structure under impact loading, International journal of impact engineering, 13 (1991)349-377.
[23] W. Johnson, S.R. Reid, Update to Metallic energy dissipating system, International journal of Mechanics Sciences, 39(1986) 315-319.
[24] N. Jones, Recent studies on the dynamic plastic behaviour of structures, International journal of Mechanics Sciences, 42(1989)95-115.
[25] T.X. Yu, W. Johnson, Influence of axial force on the elastic bending and springback of a beam, International journal of Mechanics Working Technology, 6 (1982)521-32.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 50، شماره 5
آذر و دی 1397
صفحه 999-1014

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار