بررسی عددی تاثیرفاصله ی لوله های جدار نازک متداخل بر رفتار مکانیکی و جذب انرژی آن ها

نویسندگان

1 دانشگاه بو علی سینا همدان

2 دانشگاه آزاد تاکستان

چکیده

در این مقاله، تاثیر فاصله­ی لوله­های جدار­نازک متداخل بر رفتار مکانیکی و جذب انرژی آن­ها از طریق شبیه­سازی با نرم­افزار اجزاء­محدود LS-DYNA بررسی شده­است. با شبیه­سازی دو لوله متداخل جدار­نازک استوانه­ای از جنس­های آلومینیوم و فولاد تحت بار محوری ضربه­ای، رفتار جذب انرژی لوله­ها با افزایش فاصله آن­ها مورد بررسی قرار گرفته­است و فاصله بهینه­ی لوله­ها برای بیشینه کردن مقدار جذب انرژی به دست آمده­است. نتایج این تحقیق نشان داد که لوله­های آلومینیومی در هر دو مدل مادی استفاده شده در تحلیل، در یک فاصله تقریبا مشخص و یکسانی از هم دارای بیشترین مقدار جذب انرژی شدند که این فاصله تقریبی همان فاصله 4 تا 5 میلی­متری بین دو لوله بود و تعداد چین­خوردگی لوله­ها نیز در این فاصله­ها دارای بیشترین مقدار بود. ولی لوله­های فولادی در هر دو مدل مادی در فواصل متفاوتی از هم­ دارای بیشترین مقدار جذب انرژی شدند اما تعداد چین­خوردگی­ها در این فاصله­ها ثابت و بدون تغییر بود و مچاله­شدگی و رفتار کاملا متفاوتی نسبت به لوله­های آلومینیومی از خود نشان دادند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical analysis of the effect of tubes distance on the mechanical behavior and energy absorption of nested thin-walled tubes

نویسندگان [English]

  • Ali Alavi Nia 1
  • Hamed Khodabakhsh 2
چکیده [English]

In this paper, the effect of tubes distance on the mechanical behavior and energy absorption characteristics of nested thin-walled tubes is investigated using LS-DYNA. Thin-walled cylindrical tubes made of aluminum and steel. Axial impact load is carried out and by increasing the distance between the tubes the absorbed energy is calculated. Finally, the optimum distance to maximize this parameter is determined. Results showed that aluminum tubes in both material models used in the analysis, in an almost identical and the same distance (about 4 to 5 mm) from each other had the highest amount of absorbed energy. Steel pipes in both material models, at different distances showed the highest amount of energy absorption, although the number of folds in different distances was the same. Furthermore, the overall crushing and behavior of the steel tubes were different than those of aluminum tubes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thin-Walled tubes
  • Mechanical Behavior
  • energy absorption
  • Impact loading
  • LS-Dyna

 

[1] Tarlochan, F. and Ramesh, S., (2012), “Composite sandwich structures whit nested inserts for energy absorption application”, Composite Structures, No. 94, pp. 904-9016.

[2] Jones, N., (2010), “Dynamic energy absorption and perforation of ductile structures”, International Jurnal of Pressure Vessels and Piping, No. 87, pp. 482-492.

[3] Olabi, A.G., Morris, E., Hashmi, M.S.J. and Gilchrist, M.D., (2008), “Optimised design of nested circular tube energy absorbers under lateral impact loading”, International Jurnal of  Mechanical Sciences, No. 50, pp. 104-116.

[4] Olabi, A.G., Morris, E., Hashmi, M.S.J. and Gilchrist, M.D., (2008), “Optimised design of nested oblong tube energy absorbers under lateral impact loading”, International Jurnal of  Impact Engineering, No. 35, pp. 10-26.

[5] Olabi, A.G., Morris, E. and Hashmi, M.S.J., (2007), “Metallic tube type energy absorbers: A synopsis”, Thin-Walled Structures, No. 45, pp. 706-726.

[6] Mahdi, E., Sultan, H., Hamouda, A.M.S., Omer, A.A. and Mokhtar, A.S., (2006), “Experimental optimization of composite collapsible tubular energy absorber device”, Thin-Walled Structures, No. 44, pp. 1201-1211.

[7] Morris, E., Olabi, A.G. and Hashmi, M.S.J., (2006), “Analysis of nested tube type energy absorbers with different indenters and exterior constraints”, Thin-Walled Structures, No. 44, pp. 872-885.

[8] Abramowicz, W., (2003), “Thin-walled structures as impact energy absorbers”, Thin-Walled Structures, No. 41, pp. 91-107.

[9] Alghamdi, A.A.A., (2001), “Collapsible impact energy absorbers: an overview”, Thin-Walled Structures, No. 39, pp. 189-213.

]10[ علوی­نیا، ع.، و فرشاد، ع.، (١٣٩١)، "بررسی تجربی اثر هندسه­ی مقطع بر جذب انرژی مقاطع جدار­نازک با و بدون فوم فلزی"، بیستمین همایش سالانه بین­المللی مهندسی مکانیک ایران، دانشگاه شیراز، صفحات ١-٤.

]11[ رحمانی، ر. و لحمی، س.، (١٣٩٠)، "بررسی ویژگی­های جذب انرژی و نیروی لهیدگی در لوله­های جاذب انرژی چند­سلولی تحت بار شبه­استاتیکی در نرم­افزار LS-DYNA"، اولین کنفرانس ملی شبیه­سازی سیستم­های مکانیکی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، صفحات ١-٤.

]12[ مرزبان­راد، ج. و جندقی شاهی, و.، (١٣٨٩)، "مقایسه مدل­های تئوری فروریزش متقارن لوله­های جدار­نازک تحت بار محوری با استفاده از نتایج تجربی"، نخستین همایش منطقه­ای مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شرق، صفحات ١-٥.

]13[ دهقان­پور، س. و دهقان­پور، س.، (١٣٨٩)،"بررسی تجربی و عددی جذب انرژی و تغییر شکل­های خمیری لوله­های مرکب"، هیجدهمین همایش سالانه بین­المللی مهندسی مکانیک ایران، دانشگاه صنعتی شریف، صفحات ١-٦.

]14[ علوی­نیا، ع.، صدقی،م. و اخوان، ح.، (١٣٨۷)، "تاثیر فاصله شیارهای محیطی بر ضربه­گیری لوله­های استوانه­ای تحت بار محوری"، شانزدهمین کنفرانس سالانه بین­المللی مهندسی مکانیک, دانشگاه شهید باهنر کرمان، صفحات ١-٥.

]15[ عباس­نیا،‌ ر.، احمدی، ر. و مژگانی، ا.، (١٣٨۷)،"بررسی تحلیلی تأثیر دو حلقه فولادی متحدالمرکز بر شکل­پذیری مهاربند­های هم­محور"،اولین کنفرانس بین­المللی مقاوم سازی لرزه­ای، دانشگاه تبریز، صفحات ١-٩.

]16[ خلخالی، ا.، درویزه، ا.، سلیمانی، م.، نریمان­زاده، ن. و زمانی، ج.، (١٣٨٥)، "مدل­سازی میزان جذب انرژی سلول جدار­نازک با سطح مقطع مربع با استفاده از شبکه عصبی چند­جمله­ای و الگوریتم ژنتیک"، چهاردهمین کنفرانس سالانه بین­المللی مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، صفحات ١-٨.

[17] http://www.springerimages.com

[18] http://www.keytometals.com

]19[ لیاقت،غ. وزمانی، ا.، (تابستان ١٣٨٥)، "ساخت لوله­های دو­جداره فولاد کربنی- فولاد زنگ­نزن"،مجله علمی/پژوهشی مواد پر­انرژی، سال اول، شماره ٢.

[20] Lstc, Ls-Dyna., (June 2002), “Non-Linear Dynamic Analysis Of Structures In Three Dimensions”, Version 971, Theoretical Manual, Live More Software Technology Corporation.

[21] Zukas, J.A., Wiley, J. and  Sons, (1990),“High velocity impact dynamics”, Inc., New York, pp. 210.