مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مدلسازی فروریزی جاذب انرژی کامپوزیتی تحت بار ضربه ای با بکارگیری روابط آسیب در محیط های پیوسته

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 گروه طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
3 استاد دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
در این مقاله فروریزی جاذب انرژی تیوب مانند کامپوزیتی تحت بار ضربه ای به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته و شبیه سازی شده است. تیوب مورد نظر، توسط چند لایه المان پوسته ی مقید شده مدلسازی شده و اثر آغازگر با کاهش پیوسته طول لایه های پوسته نسبت به یکدیگر در نظر گرفته شده است. شبیه سازی آسیب داخل لایه ای با استفاده از مدل ساختاری برحسب روابط آسیب در محیط های پیوسته صورت گرفته که در آن شکست، مطابق معیارهای تسلیم LaRC03/04 آغاز و با رفتاری خطی در راستای ماتریس و دوخطی در راستای الیاف، گسترش می یابد. در این مدل برای در نظر گرفتن اثرات اندازه مش از قانون پهنای ترک استفاده می گردد که در آن انرژی جذب شده بر حسب طول مشخصه المان نرمالیزه می شود. ترک های بین لایه ای با اتصال قید جداشونده ، طبق فرمول بندی نیرو-جدایش مدل شده و برای از بین بردن اثرات اندازه مش از معیار طول ناحیه چسبندگی بهره برده شده است. اکثر خواص مکانیکی مورد نیاز برای مدلسازی با استفاده از تست های استاندارد بدست آورده شده است. برای صحت سنجی نتایج عددی، تست های ضربه در دستگاه سقوط وزنه انجام شده است. قطعات به روش تزریق رزین توسط پمپ خلاء ساخته شده و داده های خروجی با استفاده از کانال فرکانسی کلاس 600 فیلتر شده است. تطابق قابل قبولی بین داده های تجربی و مدلسازی بدست آمده است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Simulation of crushing performance of Composite Energy Absorber under impact loading using Continuum Damage Mechanics approach

نویسندگان English

Hamed Ahmadi 1
Mahdi Ebrahimkhani 2
Gholamhossein Liaghat 3
1 Tarbiat Modares University
2 Applied Mechanic Department, Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده English

This paper details the experimental testing and numerical simulation of crushing performance of laminated composite tube under impact loading. Composite tube is modeled as multiple layers of shell elements and chamfered trigger is accounted for by sequentially reducing the length of the layers. The simulation is performed using a Continuum Damage Mechanic material model for representing the intralaminar behavior in which damage activates according to LaRC03-04 failure criteria and propagates according to a set of linear and bi-linear softening laws. Mesh objectivity is accounted for by incorporating crack band law and regularizing dissipated energy by element characteristic length. Interlaminar fractures are modeled using Tiebreak contact based on traction-separation law while a mesh-independent energy based method, utilizing cohesive zone length criterion, is implemented to effectively simulate the delamination. Most of the laminate properties, required for simulation, are obtained by standard tests. To validate the simulation results, impact tests are performed in drop tower machine. Specimens are made of cross-ply laminate using vacuum assisted resin transfer molding procedure and output data is filtered using channel frequency class 600. A good agreement is achieved between numerical and experimental data.

کلیدواژه‌ها English

Crashworthiness
Composite Fracture
energy absorption
Finite element analysis
Impact Loading