مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تحلیل تجربی، عددی و تئوری فرآیند جذب انرژی پروفیل آلومینیومی با سطح مقطع جدارنازک H شکل

نویسندگان
1 دانشگاه یاسوج
2 دانشگاه شیراز
چکیده
این مقاله، ظرفیت جذب انرژی و نحوه تغییرشکل پلاستیک فرآیند پهن‌شدگی جانبی یک نوع پروفیل آلومینیومی با سطح مقطع H شکل، تحت بارگذاری فشار جانبی در شرایط شبه استاتیکی را به روش آزمایشگاهی، عددی و تئوری بررسی می‌کند. نمونه‌ها با طول متفاوت در سه حالت پرشدگی مختلف شامل، توخالی، هسته پرشده و بطور کامل پرشده توسط فوم پلی‌یورتان، آماده شده‌اند. همچنین، نمونه‌هایی با هندسه و شرایط پرشدگی یکسان با زوایای صفر و 90 درجه تحت فشار جانبی قرار گرفته‌اند. اثر پارامترهایی مانند طول، سه حالت پرشدگی مختلف و زاویه بارگذاری بر روی نیروی جانبی و جذب انرژی مخصوص، بصورت تجربی بررسی شده‌اند. نتایج نشان می‌دهند، جذب انرژی مخصوص، مستقل از طول نمونه‌ها است. در زاویه بارگذاری 90 درجه، وجود پرکننده باعث افزایش جذب انرژی مخصوص سازه می‌شود. بهینه‌ترین شرایط، استفاده از پروفیل کاملا پرشده تحت زاویه بارگذاری 90درجه است. رابطه تئوری جهت تخمین میزان جذب انرژی کل، برای نمونه توخالی تحت زاویه بارگذاری صفر درجه براساس دو مکانیزم‌ مختلف جذب انرژی استخراج و نتایج حاصل با نمونه آزمایشگاهی مقایسه گردید. به علت محدودیت آماده سازی نمونه‌ها با ابعاد هندسی مختلف از نرم افزار غیرخطی آباکوس استفاده شد. نمونه‌هایی با ضخامت‌های مختلف مدلسازی و اثر ضخامت بر جذب انرژی کل بررسی گردید. جذب انرژی کل با توان دوم ضخامت نسبت مستقیم دارد که این موضوع را، رابطه تئوری ارائه شده و نتایج بدست آمده از حل عددی نشان می‌دهد. مطابقت بسیار خوب نتایج تجربی، عددی و تئوری با درصد خطای بسیار کم، دقت و صحت پژوهش انجام شده را نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental, numerical and theoretical analysis of energy absorption process by aluminum profile with H-shaped thin-walled cross section

نویسندگان English

Abbas Niknejad 1
Mojtaba Firouzi 1
Mohammad Rahim Hematiyan 2
Sima Ziaee 1
1 Mechanical Engineering Department, Yasouj University
چکیده English

This article investigates energy absorption capacity and plastic deformation trend of lateral flattening of an aluminum profile with H-shaped cross section under the quasi-static lateral loading by experimental, numerical and theoretical methods. Samples were prepared with different lengths and three different filling conditions including empty, core-filled and perfectly-filled by polyurethane foam. In addition, samples with the same geometry and filling conditions were laterally compressed with loading angles of 0 and 90 degree. Effect of some parameters such as length, three different filling conditions and loading angle were experimentally investigated on lateral force and specific absorbed energy (SAE). The results show that SAE is independent of samples length. At the loading angle of 90 degree, presence of the filler causes increment of SAE by the structure. Using the perfectly-filled profile under the loading angle of 90 degree is the most optimum condition. Based on two different energy absorption mechanisms, a theoretical equation was derived to estimate total absorbed energy (TAE) by empty sample with loading angle of zero; and predicted results were compared with the experimental samples. Due to present limitations in preparing the samples with different geometrical dimensions, nonlinear ABAQUS software was employed. Some samples with different wall thicknesses were modeled and influence of thickness was investigated on TAE. TAE is directly correlated to the second power of wall thickness; and this relationship can be clearly understood from the theoretical equation and numerical results. High correlation of experimental, numerical and theoretical results indicates precision and accuracy of the performed research.

کلیدواژه‌ها English

lateral loading
Aluminum profiles with H-shaped cross section
lateral flattening
Polyurethane foam
specific absorbed energy