بررسي پارامترهاي جذب انرژي استوانه‌اي فولادي پرشده با پلي‌اتيلن تحت بارگذاري شبه‌استاتيكي

Investigating the Energy Absorption Parameters of Steel Cylindrical Shells Filled with Polyethylene Subjected to Quasi-static Loading

در اين تحقيق،‌ هدف اصلي، بررسي پارامترهاي جذب انرژي پوسته‌هاي استوانه‌اي فولادي پرشده با پلي‌اتيلن است. بدين منظور از آزمايش‌هاي تجربي و شبيه‌سازي عددي استفاده شد. به‌منظور مقايسه عملكرد جذب انرژي، نمونه‌هاي پوسته استوانه‌اي فولادي توخالي و چهار نمونه پوسته استوانه‌اي فولادي پرشده با پلي‌اتيلن ارتالون با سوراخ‌كاري‌هاي مختلف محوري در قسمت پركننده تحت آزمايش شبه استاتيكي فشاري قرار گرفتند و با يكديگر مقايسه شدند. شبيه‌سازي عددي نيز به كمك نرم‌افزار ABAQUS انجام شد و از نتايج آزمايشگاهي براي خواص مكانيكي مواد استفاده شد. نتايج حاصل از شبيه‌سازي عددي همخواني خوبي را با نتايج تجربي نشان داد. همچنين نتايج نشان دادند كه استفاده از پركننده پلي‌اتيلن در نمونه‌هاي پرشده سبب كاهش در مقادير نيروي بيشينه لهيدگي اوليه، افزايش مقادير ميانگين نيروي لهيدگي، كاهش در جذب انرژي، افزايش بازده نيروي لهيدگي نسبت به نمونه‌هاي خالي مي‌شود. به‌عنوان‌مثال، در نمونه پرشده با پلي‌اتيلن و داراي پنج سوراخ محوري در مقدار نيروي بيشينه لهيدگي 5/60% كاهش و در بازده نيروي لهيدگي 77/166% افزايش نسبت به نمونه خالي مشاهده شد. همچنين در بين نمونه‌هاي پرشده با پلي‌اتيلن، نمونه داراي پنج سوراخ محوري داراي بيشترين بازده نيروي لهيدگي بود.

In this research, the main goal is to investigate the energy absorption parameters of cylindrical steel tubes filled with polyethylene. For this purpose, experimental tests and numerical simulation were used. In order to compare the performance of energy absorption, empty steel cylindrical tube specimens and four type of steel cylindrical tube filled with polyethylene specimens with different axial perforations in the filling part were subjected to quasi-static compression test and compared with each other. Numerical simulation was also done with the help of ABAQUS software and experimental results were used for the mechanical properties of materials. The results of the numerical simulation showed a good agreement with the experimental results. Also, the results showed that the use of polyethylene filler in the filled samples causes a decrease in the initial peak crushing force values, an increase in the mean crushing force values and also a decrease in energy absorption, and an increase in the crushing force efficiency compared to the empty samples. For example, in the sample filled with polyethylene and having five axial holes, there was a 60.5% decrease in the maximum crushing force and an increase in the crushing force efficiency by 166.77% compared to the empty sample. Also, the samples with five holes have the highest crushing force efficiency among the samples filled with polyethylene.