بهينه سازي و آناليز حساسيت جذب انرژي هسته ساندويچي مخروطي در برخورد مورب

Oblique crashworthiness optimization and sensitivity analysis of tapered sandwich columns

در اين مقاله خصوصيات جذب انرژي پروفيل مخروطي با هسته ساندويچي در برخورد مورب با ديواره سخت با روش المان محدود غيرخطي مورد بررسي قرار مي گيرد. ميزان جذب انرژي در اين فرآيند تا حد زيادي به اثر برهم كنش بين هسته ساندويچي و ديواره خارجي، و همچنين جنس و هندسه موادي كه وارد ناحيه تغيير شكل پلاستيك مي شوند بستگي دارد. بدين منظور ويژگي هاي مربوط به جذب انرژي و تاثير پارامتر زاويه برخورد و ضخامت مورد توجه است. به منظور كاهش هزينه محاسباتي در مدل سازي مچالگي بر پايه نتايج حاصل از روش المان محدود، توابع درجه سه جذب انرژي مخصوص و ماكزيمم نيروي مچالگي با استفاده از روش پاسخ سطح تعيين مي شوند. نتايج حاصل از تحليل برخورد نشان مي دهند كه با افزايش زاويه برخورد و كاهش ضخامت پروفيل مخروطي هسته ساندويچي، جذب انرژي مخصوص كاهش مي يابد. همچنين، با افزايش زاويه برخورد و افزايش ضخامت، بيشينه نيروي مچالگي كاهش مي يابد. در ادامه، بهينه سازي چندهدفه براي بيشينه كردن جذب انرژي مخصوص و كمينه كردن بيشينه نيروي مچالگي اعمال مي شود. مساله بهينه سازي دوم در جهت بيشينه شدن همزمان جذب انرژي مخصوص و زاويه برخورد مي باشد. در بخش نهايي، آناليز حساسيت موضعي و جامع براي توابع جذب انرژي مخصوص و ماكزيمم نيروي مچالگي بر حسب پارامترهاي مورد مطالعه زاويه برخورد و ضخامت مطالعه شده است. نتايج نشان مي دهند كه حساسيت جامع تابع جذب انرژي مخصوص نسبت به زاويه برخورد بيشتر از ضخامت پروفيل مي باشد، در حاليكه حساسيت جامع تابع بيشينه نيروي مچالگي نسبت به ضخامت بيشتر از زاويه برخورد است.

In this paper, crashworthiness analysis of a tapered sandwich column under oblique impact loading against a rigid wall is investigated by nonlinear finite element analysis. The energy absorption characteristics of honeycomb sandwich cylindrical columns in oblique crushing process depend greatly on the amount of material which participates in the plastic deformation. The interaction effects between the honeycomb and column walls greatly improve the energy absorption efficiency. The response surface method with cubic basis functions is employed to formulate specific energy absorption and peak crushing force, which reduces considerably the computational cost of crush simulations by finite element method. Based on the results of crash modeling, it is observed that the specific energy absorption has a decreasing trend by increasing the impact angle and decreasing the column thickness. On the other hand, the peek crushing force reduces when the impact angle and the column thickness are increased. Therefore, multiobjective optimization is done to maximize the specific energy absorption and minimize the peek crushing force at the same time. Furthermore, maximizing the specific energy absorption and maximizing impact load angle is performed. Finally, both local and global sensitivity analyses are employed to assess the effect of impact angle and thickness on the specific energy absorption and peak crushing force. The global sensitivity of the specific energy absorption with respect to the impact angle is observed to be more than the column thickness, while the peak crushing force has more global sensitivity to the column thickness compared to the impact angle.