مدلسازي و مقايسه رفتار مكانيكي سازه هاي جدار نازك آلومينيومي با و بدون فوم پلي يورتان در نرم افزار LS-DYNA و ارايه يك مدل شبكه عصبي مصنوعي

Modeling & Comparison of Mechanical Behavior of Foam Filled & Hollow Aluminum Tubes by LS-DYNA & Introducing a Neural Network Model

قابليت جذب انرژي سازه هاي جدار نازك با مقاطع مختلف همواره مورد توجه محققان بوده است. اين سازه ها بعنوان جاذب هاي انرژي در صنايع مختلف از جمله اتومبيل سازي و هوافضا مورد استفاده وسيعي قرار مي گيرند و سبب حفاظت از سرنشينان و محوله ها در حين برخورد مي شوند. در اين مقاله رفتار مكانيكي سازه هاي جدار نازك از جنس آلومينيوم با فوم پركننده پلي يورتان و بدون فوم تحت بارگذاري محوري ضربه اي بررسي شده است. سازه ها از نوع خيلي نازك مي باشند بطوريكه براي نمونه استوانه اي رابطه (D/t) ? 550 برقرار است. تحليل اجزا محدود و شبيه سازي توسط نرم افزار LS-DYNA انجام شده است. سازه هاي جدار نازك داراي مقاطع دايروي، شش ضلعي و چهار ضلعي با طول، ضخامت و اندازه محيط مقطع يكسان مي باشند. نتايج حاصل از پژوهش بيانگر آن است كه سازه با مقطع دايروي از مقاطع چهار گوش و شش گوش انرژي بيشتري جذب مي نمايد در حاليكه تغيير طول كمتري را تجربه مي كند. بعلاوه مي توان اثرات تمركز تنش را در كنج هاي مقاطع مربع و شش ضلعي بر روي جداره سازه ها مشاهده كرد. همچنين سازه با مقطع دايروي به صورت متقارن تر تحت بارگذاري ديناميكي فشرده مي گردد درحاليكه سازه هاي جدار نازك با مقاطع شش و چهار ضلعي تمايل به كمانش دارند. در پايان نيز معماري از يك شبكه عصبي مصنوعي ارايه شده است تا با كمك آن و بهره-گيري از داده هاي LS-DYNA بتوان رفتار جذب انرژي و نيروي اين سازه ها را در قالب مدلي در شبكه عصبي بيان نمود. نتايج مدل پيشنهادي در مقايسه با نتايج تحليلي نرم افزار LS-DYNA دقت قابل قبولي داشتند.

Energy absorption capability of thin-walled structures with various cross sections has been considered by researchers up to now. These structures as energy absorbers are used widely in different industries such as automotive and aerospace and protect passengers and goods against impact. In this paper, mechanical behavior of thin-walled aluminum tubes with and without polyurethane foam filler subjected to axial impact has been investigated. The tubes are very thin so that (D/t) ? 550 governs for cylindrical specimen. Structure behavior was analyzed through finite element analysis by LS-DYNA. Circular, hexagonal, and square cross sections with the same length, thickness, and circumference of sections were studied. The results show that circular cross section has the highest energy absorption while experiences the lowest change in length compared to hexagonal and square cross sections. Besides, the effects of stress concentration in hexagonal and square sections can be observed on the corners of walls. Also under the dynamic loading circular structure was crushed more symmetric, while hexagonal and square structures tended to the buckling. Also an Artificial Neural Network is introduced to predict load & energy Absorption behavior. The Neural Networkʹs data obtained from LS-DYNA. The introduced model could present acceptable results in comparison with analysis of LS-DYNA