مطالعه تجربي و عددي فروريزش پوسته‌‌هاي مخروطي جدار نازك تحت بار ديناميكي محوري

Experimental and numerical study of conical thin shells collapse under dynamic axial loadings

در اين مقاله مطالعه رفتار فروريزشي و جذب انرژي پوسته‌‌هاي جدار نازك سربسته مخروطي به صورت عددي و تجربي ارايه شده است. پوسته‌‌هاي مخروطي ناقص از جمله اجزايي هستند كه در جذب انرژي حين يك فرايند ضربه، از ساير مقاطع عملكرد بهتري دارند. براي انجام آزمايش‌‌ها از يك دستگاه ضربه‌‌زن سقوط آزاد و در بخش عددي از نرم‌افزار اجزاي محدود آباكوس استفاده شده است. در اين مقاله تاثير تغيير سرعت برخورد و جرم ضربه‌‌زن بر رفتار فروريزشي نمونه‌‌ها بررسي شده است. علاوه بر اين با معكوس قرار دادن نمونه‌‌هاي مخروطي در برابر ضربه‌‌زن، اثر نحوه اعمال نيرو بر روي رفتار فروريزش آنها مورد ارزيابي و تحليل قرار گرفته است. هم‌‌چنين مجموعه‌‌هاي چندتايي از مخروط‌‌ها به عنوان سيستم‌‌هاي جاذب انرژي به صورت عددي مورد تحليل قرار گرفته است. نتايج نشان مي‌‌دهد تمامي نمونه‌‌ها با مود الماسي و الگوي چهارضلعي فروريزش مي‌‌كنند و مطابقت خوبي بين نتايج عددي و تجربي وجود دارد. همچنين تاثير تغيير ضخامت بيشترين اثرگذاري را روي رفتار فروريزش اين پوسته‌‌ها دارد به طوري‌كه با 20% كاهش ضخامت پوسته، بيشينه نيروي فروريزش 5/34% و نيروي متوسط فروريزش 3/39% كاهش پيدا كردند.

A numerical and experimental study of the collapse and energy absorption behavior of thin-walled end capped conical shells under dynamic loading is presented in this paper. Among the structural components, the truncated conical shells whose energy absorption characteristics are better than others, are used. In order to carry out the designed tests, a drop hammer machine has been used. Also, in numerical part, Abaqus software capabilities have been applied. In this article, the effect of the velocity and mass of the hammer on the collapse behavior of these samples has been investigated. Moreover, by placing the cone reversely, the force effect on the collapse behavior is evaluated and analyzed. Also, the multiple sets of cones as energy absorbing system are analyzed numerically. For the samples, mode of collapse of diamond with quadrilateral pattern was obtained and very good agreement with experimental results was recorded. The results show that the change of wall thickness has the greatest influence on the collapse behavior of these shells. So that with a 20% reduction of shell thickness, maximum force had 34.5% and the average force collapse 39.3% reduction.