بررسي آزمايشگاهي رفتار جذب انرژي يك پروفيل آلومينيومي با سطح مقطع خاص تحت بار جانبي شبه استاتيكي

Experimental investigation of energy absorption behavior by an aluminum profile with special cross-section subjected to the quasi-static lateral loading

اين مقاله، ظرفيت جذب انرژي و نحوه تغيير شكل پلاستيك فرآيند پهن شدگي جانبي يك نوع پروفيل آلومينيومي با سطح مقطع خاص، تحت بارگذاري فشار جانبي در شرايط شبه استاتيكي را به روش آزمايشگاهي بررسي مي كند. سطح مقطع پروفيل بررسي شده، دايره اي شكل با دو شيار طولي متقارن است. نمونه ها با قطر و طول متفاوت در سه حالت پرشدگي مختلف شامل، توخالي، هسته پرشده و بطور كامل پرشده توسط فوم پلي يورتان، آماده شده اند. همچنين، نمونه هايي با هندسه و شرايط پرشدگي يكسان با زواياي صفر، 30، 45، 60 و 90 درجه بين امتداد بار جانبي و خط تقارن دو شيار طولي، تحت فشار جانبي قرار گرفته اند. اثر پارامترهايي مانند طول و قطر خارجي پروفيل، سه حالت پرشدگي مختلف و زاويه بارگذاري بر روي نيروي جانبي و جذب انرژي مخصوص، بررسي شده اند. نتايج نشان مي دهند، جذب انرژي مخصوص، مستقل از طول نمونه هاست و در يك تغيير مكان جانبي يكسان، با افزايش قطر نمونه هاي توخالي، نيروي جانبي كاهش مي يابد. همچنين، در زاويه بارگذاري صفر درجه، وجود پركننده باعث افزايش جذب انرژي مخصوص سازه مي شود. از ديدگاه طراحي جاذب انرژي، بهينه ترين شرايط، استفاده از پروفيل كاملا پرشده تحت زاويه بارگذاري صفر درجه است. چنانچه به دليل محدوديت هاي طراحي،‌ امكان نصب سازه به گونه اي كه تحت بارگذاري با زاويه صفر درجه قرار بگيرد، وجود نداشته باشد، نصب اين سازه در حالت توخالي به گونه اي كه تحت بارگذاري با زاويه 90 قرار بگيرد، مي تواند انتخاب مناسب بعدي باشد. نتايج نشان مي دهند، بالاترين جذب انرژي مخصوص در نمونه هايي با قطر هاي مختلف، مربوط به زاوياي بارگذاري صفر و 90 درجه است.

This article investigates energy absorption capacity and plastic deformation of lateral flattening process on an aluminum profile with special cross-section under the lateral compressive loading in the quasi-static condition by experimental method. The profile section is a circular tube with two symmetric longitudinal grooves. Different samples with various lengths and outer diameters in three different filling conditions consisting of empty, core-filled and full-filled by polyurethane foam were prepared. Some specimens with the same geometry and filling condition but with different loading angles of 0, 30, 45, 60 and 90o with respect to symmetric line of two longitudinal grooves, were laterally compressed. Effects of various parameters such as profile length, outer diameter, three different filling conditions, and loading angle are investigated on lateral loading and specific absorbed energy. Experimental results show that specific absorbed energy is independent of specimen length. At the same displacement, when diameter of samples increases compressive loading decreases. Also, in zero loading angle, the presence of the filler enhances lateral load, and consequently increases specific absorbed energy by the structure. From the viewpoint of the design of an energy absorber design, optimum specimen is full-filled profile under a loading angle equal to zero. However, if due to some design limitations, assembling the special profile with loading angle of zero is impossible, assembling the structure in empty condition with loading angle of 90o can be the next suggestion. Experiments show that the highest specific absorbed energy occurs in the profile with different diameters under loading angles of zero and 90o.