مطالعه عددی رفتار لوله های فلزی مشبک و تأثیر اندازۀ سطح مقطع و چند لایه کردن لوله ها تحت بارگذاری ضرب های محوری با سرعت کم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

2 استاد یار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه لرستان

چکیده

در این مقاله عملکرد لوله های فلزی مشبک تحت بارگذاری ضربه ای محوری ارائه شده است. از ورق های فلزی مشبک به صورت استوانه ای به عنوان جاذب انرژی استفاده شده است. ورق های فلزی جدار نازک مشبک نسبت به وزن کمی که دارند دارای ظرفیت جذب انرژی بالایی هستند. جهت سلولی ورق های فلزی مشبک بر روی رفتار لوله فلزی مشبک تاثیر زیادی می گذارد. در این مطالعه از ورق های فلزی با زاویه سلولی 0=α برای ایجاد لوله های فلزی مشبک به عنوان جاذب انرژی استفاده شده است. در این پژوهش، به منظور بررسی عملکرد لوله های فلزی مشبک در اثر فروریزش و دستیابی به جذب انرژی حداکثری، به مطالعه عددی تاثیر اندازه ی سطح مقطع و چند لایه کردن لوله های فلزی در رفتار جاذب انرژی پرداخته شده است. مطالعات عددی به وسیله نرم افزار المان محدود آباکوس انجام شده است. خروجی نرم‌افزار آباکوس به صورت نمودار نیرو جابه جایی نمایش داده شده است. در این پژوهش، بررسی عددی نوع فروریزش، نمودارهای نیرو-جابه جایی و پارامترهای موثر انجام شده است. از نتایج بدست آمده مشاهده شد که افزایش اندازه سطح مقطع و چند لایه کردن لوله های فلزی تاثیر قابل‌توجهی در نیروی لهیدگی بیشینه اولیه و ظرفیت جذب انرژی لوله های فلزی مشبک دارد و چند لایه کردن لوله های فلزی موجب بهبود بازده لهیدگی می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Numerical Behavior Study of Expanded Metal Tube Absorbers and Effect of Cross Section Size and Multi-Layer under Low Axial Velocity Impact Loading

نویسندگان [English]

  • A. Ghodsbin Jahromi 1
  • Hossein Hatami 2
1 Department of Mechanical Engineering, Semnan University, Semnan, Iran
2 Assistant Professor of Mechanical Engineering Faculty, Lorestan University, Lorestan, Iran
چکیده [English]

In this paper, the performance of the Expanded Metal Tube absorbers under axis impact
loading was investigated. A cylindrical expanded metal sheets is used as an energy absorber. Thin-walled
expanded metal sheets, despite their low weight, have high energy absorption capacity. The cellular
direction of expanded metal sheets will have a large impact on the absorber behavior. In this study, a
sheet with angle α=0 is used to create a cylindrical Expanded Metal Tube absorber. In this study, to
evaluate the performance of energy absorption caused by the collapse and to achieve maximum energy
absorption, a numerical study of the effect of the cross-section size and making the absorber a multi-layer
one on the energy absorption behavior has been discussed. Numerical studies have been performed by
the ABAQUS Finite Element Method software. The output of ABAQUS software is displayed in form
of the force-displacement diagram. In this study, numerical investigation of collapse, force-displacement
and the effective parameters have been carried out. From the results obtained, it was observed that
increasing the size of the cross-section and making the absorber multi-layer , will have a significant
effect on the initial maximum crushing force and energy absorption capacity and making the absorber a
multi-layer improves the crushing efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Expanded metal tube absorbers
  • finite element
  • Impact loading
  • Cross section size
  • Multi-layer tube

مراجع

[1] H.R.Z. A. Ghamarian, M.T. Abadi, Experimental and Numerical Crashworthiness Investigation of Empty and Foam-filled End-capped Conical Tubes, Thin-walled Structures, 49 (2011) 1312-1319.
[2] N. Jones, Energy-absorbing effectiveness factor, International Journal of Impact Engineering, 37(6)(2010) 754-765.
[3] A. Meidell, Computer aided material selection for circular tubes designed to resist axial crushing, Thin-Walled Structures, 47(8) (2009) 962-969.
[4] A.G. Olabi, E. Morris, M.S.J. Hashmi, Metallic tube type energy absorbers: A synopsis, Thin-Walled Structures, 45(7) (2007) 706-726.
[5] A.A.A. Alghamdi, Collapsible impact energy absorbers:an overview, Thin-Walled Structures, 39(2) (2001) 189-213.
[6] G.N. SC. Yuen, energy absorbing characteristics of tubular structures with geometric and material modification, Apply Mechanics Review, 61 (2008) 15.
[7] Z. Yang, H. Yan, C. Huang, X. Diao, X. Wu, S. Wang, L.Lu, L. Liao, Y. Wei, Experimental and numerical study of circular, stainless thin tube energy absorber under axial impact by a control rod, Thin-Walled Structures, 82(2014) 24-32.
[8] D. Karagiozova, N. Jones, Influence of stress waves on the dynamic progressive and dynamic plastic buckling of cylindrical shells, International Journal of Solids and Structures, 38(38) (2001) 6723-6749.
[9] D. Karagiozova, N. Jones, Dynamic effects on buckling and energy absorption of cylindrical shells under axial impact, Thin-Walled Structures, 39(7) (2001) 583-610.
[10] M.Y. Huang, Y.S. Tai, H.T. Hu, Dynamic crushing characteristics of high strength steel cylinders with elliptical geometric discontinuities, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 54(1) (2010) 44-53.
[11] J. Song, Y. Chen, G. Lu, Light-weight thin-walled structures with patterned windows under axial crushing, International Journal of Mechanical Sciences, 66 (2013)239-248.
[12] H.K. A. Nadaf Oskouei, M. Pakian Booshehri, Numerical and Experimental Study of a Diamond Collapse of a Thin Wall Tube Energy-Absorber with Caps under Dynamic Axial Loading, Modares Mechanical Engineering, 15(2015) 9.
[13] H.K. A. Naddaf Oskouei, M. Sohrabi, Experimental and numerical study of conical thin shells collapse under dynamic axial loadings, Modares Mechanical Engineering, 15 (2015) 10.
[14] A. Niknejad, S.M. Elahi, S.A. Elahi, S.A. Elahi, Theoretical and experimental study on the flattening deformation of the rectangular brazen and aluminum columns, Archives of Civil and Mechanical Engineering,13(4) (2013) 449-464.
[15] C. Graciano, G. Martínez, D. Smith, Experimental investigation on the axial collapse of expanded metal tubes, Thin-Walled Structures, 47(8) (2009) 953-961.
[16] C. Graciano, G. Martínez, A. Gutiérrez, Failure mechanism of expanded metal tubes under axial crushing, Thin-Walled Structures, 51 (2012) 20-24.
[17] G. Martínez, C. Graciano, P. Teixeira, Energy absorption of axially crushed expanded metal tubes, Thin-Walled Structures, 71 (2013) 134-146.
[18] D. Smith, C. Graciano, G. Martínez, Quasi-static axial compression of concentric expanded metal tubes, Thin-Walled Structures, 84 (2014) 170-176
[19] D. Smith, C. Graciano, G. Martínez, P. Teixeira, Axial crushing of flattened expanded metal tubes, Thin-Walled Structures, 85 (2014) 42-49.
[20] H.H. M. Damghani Nouri, A. Ghodsbin Jahromi, Experimental Investigation of Expanded Metal Tube Absorber under Axial Impact Loading, Modares Mechanical Engineering, 15 (2015) 7.
[21] H.H. M. Damghani Nouri, A. Ghodsbin Jahromi, Experimental and numerical investigation of expanded metal tube absorber under axial impact loading,Structural Engineering and Mechanics, 54 (2015) 21.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 4
اسفند 1396
صفحه 685-696

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار