مطالعه ي عددي و تجربي فروريزش الماسي جاذب انرژي جدار نازك لوله اي داراي سرپوش تحت بار محوري ديناميكي

Numerical and Experimental Study of a Diamond Collapse of a Thin Wall Tube Energy-Absorber with Caps under Dynamic Axial Loading

يكي از مهم ترين وسايل جذب انرژي ناشي از ضربه، لوله هاي دايروي هستند كه در مدهاي مختلف تغييرشكل پلاستيك، جذب انرژي مي-كنند. از مدهاي تغييرشكلي كه بيشترين جذب انرژي را دارد، مد كمانش پيشرونده ي ديناميكي است كه تحت فروريزش محوري ايجاد مي-شود. در اين مطالعه برخلاف اكثر تحقيقات قبلي كه جاذب ها را به صورت شبه‌استاتيك بررسي مي كنند، رفتار يك جاذب انرژي جدار نازك لوله اي كه در نزديكي دو انتها داراي فرورفتگي بوده و دو سر لوله نيز داراي سرپوش است تحت بار ضربه زن استوانه اي به صورت تجربي و عددي بررسي شده است. براي انجام تست هاي تجربي از يك دستگاه ضربه زن سقوط آزاد استفاده شده است و در بخش عددي از توانايي هاي نرم‌افزار اجزاي محدود آباكوس استفاده شده است. نتايج نشان مي دهد كه سرپوش باعث تقويت جاذب و در نتيجه جذب انرژي بيشتر در طول لهيدگي كمتر مي شود و فرورفتگي بالا و پايين لوله باعث مي شود نيروي ماكزيمم فروپاشي با تاخير زماني ايجاد شود. همچنين اين جاذب‌ها داراي رفتار خطي در جذب انرژي نسبت به طول لهيدگي هستند و با افزايش وزن چكش تغييري در نيروي ميانگين فروپاشي ايجاد نشده است. آزمايشي نيز جهت بررسي برخوردها با انرژي جنبشي مساوي انجام گرفت كه با بررسي نرخ كرنش در چهار برخورد، مشاهده شد كه به ازاي كاهش 9/16% نرخ كرنش، 6/2% به طول لهيدگي اضافه شده است.

One of the most important devices for absorbing energy of the impact is circular tubes which absorb energy in different modes of plastic deformation. But one of the most important modes of deformation is dynamic progressive buckling caused by the axial collapse. This mode has the most energy absorption. In this study, the behavior of thin walled tubes (with caps) which have a fossa near the end edges of the tube has been investigated in a numerical and experimental way. This is contrary to the previous researches on energy absorption which used the quasi-static form. To carry out experimental tests, a drop hammer machine has been used. In the numerical part, capabilities of Abaqus have been employed. The results show that caps improve energy absorption, thus more energy is absorbed in less length crushing, and the up and down fossa of the tube causes the maximum collapse force to occur with a delay. Also, these absorbers have a linear behavior in absorbing energy with respect to the crushing length and the average collapse force has not been changed by increasing the hammer weight. An experiment was conducted to assess the collisions with the same kinetic energy to study strain rates in four collisions. It was seen that a reduction of 16.9 percent in strain rate increases 2.6 percent of the crushing length.