مطالعه‌ی عددی و تجربی میزان جذب انرژی سازه‌ی لانه‌زنبوری هدفمند با سفتی منفی ‏تحت بارگذاری شبه‌استاتیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی مکانیک- دانشگاه بیرجند

10.22060/mej.2019.16382.6351

چکیده

سازه‌های لانه‌زنبوری هدفمند با سفتی منفی به دلیل داشتن دو ویژگی هدفمند بودن و سفتی منفی می‌توانند دارای کاربرد فراوان به عنوان ‏یک جاذب انرژی ‌باشند. در این پژوهش تاثیر هدفمند نمودن سازه‌های لانه زنبوری با سفتی منفی در افزایش میزان جذب انرژی مورد بررسی قرار ‏گرفته است. در این لانه‌زنبوری‌ها هدفمند نمودن سازه با تغییر تدریجی در ضخامت تیرهای خمیده در هر لایه و در نتیجه تغییر در میزان سفتی ‏این تیرها انجام شده است. سازه‌ی لانه‌زنبوری با سفتی منفی نوعی جاذب انرژی است که با تغییر ‏از یک مود ‏کمانش به مود دیگر و رفتار فرا‌جهش ‏مانند در سلول‌ها، باعث جذب انرژی می‌شود. در این تحقیق ابتدا آزمایش تراکم شبه استاتیکی بر روی سازه‌ی لانه زنبوری با سفتی منفی و ‏ضخامت ثابت انجام شده است. پس از آن، مدل اجزاء محدود ‏سازه، تحت تراکم شبه استاتیکی در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده و نتایج ‏حاصل از شبیه سازی عددی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه ‏شده ‏است. با مقایسه‌ی نتایج تجربی و عددی، مشاهده می‌شود انطباق مناسبی بین ‏نتایج وجود ‏دارد. سپس لانه‌زنبوری هدفمند با سفتی منفی به صورت عددی در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده است. عملکرد ‏جذب انرژی در ‏لانه زنبوری هدفمند با سفتی منفی با سازه‌ی لانه‌زنبوری با سفتی منفی و ضخامت ثابت ‏مقایسه شده است. نتایج این مقایسه نشان می‌دهد که ‏سازه‌ی لانه زنبوری هدفمند دارای قابلیت جذب انرژی بیشتر می‌باشد به طوری که بر اساس نتایج، میزان جذب انرژی در واحد جرم برای سازه‌ی ‏لانه‌زنبوری هدفمند 1/57 ‏برابر افزایش یافته ‏است.‏

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical and experimental study of energy ‎absorption amount of functionally graded honeycomb ‎with negative stiffness property under quasi- static ‎load

نویسندگان [English]

  • Mahdiyeh shafipour 1
  • Seyed Yousef Ahmadi-Brooghani 2
1 Department of Mechanical Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran
2 Assoc. Prof., Mech. Eng., University of Birjand, Birjand , Iran
چکیده [English]

Functionally graded honeycomb with negative stiffness can be used extensively as an energy absorber because ‎of having two features of negative stiffness and being functionally graded. In this research, the effect of using ‎functionally graded honeycomb with negative stiffness in increasing energy absorption has been considered. In ‎functionally graded honeycomb the thicknesses of structure change gradually in each layer, as a result, each layer ‎has a different stiffness. Negative stiffness honeycomb is a type of energy absorber that absorb energy by ‎transition from one bucked shape to another and show snap through- like behavior .In this research, at first quasi-‎static tests have been carried out on negative stiffness honeycombs with constant thickness. Then finite element ‎model of negative stiffness honeycomb with constant thickness is simulated in ABAQUS software and the results of ‎simulation is compared with experimental results and a good agreement between numerical and experimental ‎results have been observed. Functionally graded honeycomb with negative stiffness then has been modeled ‎numerically. Energy absorption per unit mass of the functionally graded negative stiffness honeycomb has been ‎compared with conventional one. Based on the results, energy absorption per unit mass in functionally graded ‎honeycomb with negative stiffness increased by 1.57 times.‎‎

کلیدواژه‌ها [English]

  • Functionally graded Honeycomb
  • Negative stiffness
  • Snap through
  • Energy Absorption