رفتار فروريزش و جذب انرژي پوسته‌هاي مخروطي و نيم‌كروي در معرض ضربه با درنظرگرفتن مدل‌هاي آسيب مختلف

Collapse Behaviour and Energy Absorption of Hemispherical and Conical Shells under Impact Loading Considering Different Damage Models

در اين تحقيق، با استفاده از روش‌هاي تجربي و عددي، رفتار پوسته‌هاي مخروطي‌شكل و نيم‌كروي به‌ترتيب از جنس فولاد و آلومينيوم، در معرض بارگذاري ضربه‌اي مورد بررسي قرار گرفته است. ظرفيت جذب انرژي اين‌گونه جاذب‌ها محاسبه و تاثير تزريق فوم بر رفتار فروريزش و ظرفيت جذب انرژي پوسته‌هاي نيم‌كروي آلومينيومي تعيين شده است. همچنين تاثير پارامترهاي هندسي پوسته بر رفتار فروپاشي و ظرفيت جذب جاذب‌هاي مخروطي فولادي بررسي شده است. شبيه‌سازي‌هاي عددي از طريق نرم‌افزار المان‌محدود آباكوس انجام شده و نتايج به‌دست‌آمده از آنها با نتايج حاصل از آزمايش‌ها مقايسه شده است. در تحليل‌هاي عددي از سه مدل آسيب جانسون-كوك، گارسون و روزالر اصلاح‌شده استفاده شده است. مدل آسيب جانسون- كوك در نرم‌افزار آباكوس موجود است، ولي مدل‌هاي آسيب گارسون و روزالر اصلاح‌شده از طريق زيرروال‌نويسي در محيط نرم‌افزار آباكوس ايجاد شده‌اند. نتايج نشان مي‌دهد كه مدل روزالر اصلاح‌شده، دقت بيشتري نسبت به ساير مدل‌هاي آسيب دارد. تاثير ضخامت پوسته‌هاي مخروطي بر بازده آنها نيز بررسي شد و مشخص شد كه افزايش ضخامت، موجب افزايش بازده جاذب مي‌شود. علاوه‌بر اين، تزريق فوم تاثير مثبتي بر عملكرد جاذب‌هاي نيم‌كروي ندارد.

In this research, the behavior of conical and hemispherical shells, made of steel and aluminum, respectively, subject to impact loading has been investigated using experimental and numerical methods. The energy absorption capacity of these adsorbers has been calculated and the effect of foam injection on the collapse behavior and energy absorption capacity of aluminum hemispherical shells has been determined. The effect of geometrical parameters on the collapse behavior and adsorption capacity of steel conical adsorbers has also been investigated. Numerical simulations have been performed using the Abaqus finite element software and the results have been compared with the results of the experiments. In Numerical analysis, three damage models, Johnson-Cook, GTN, and modified Rousselier have been used. The Johnson-Cook damage model is available in Abaqus software but the GTN and the modified Rousselier damage models have been created through programming in Abaqus software. The results show that the modified Rousselier damage model is more accurate than the other damage models. Also, in this research, the effect of thickness of conical shells on their efficiency has been investigated and it becomes clear that increasing the thickness of absorber increases efficiency. In addition, foam injection does not a positive effect on the hemispherical absorber performance.