مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی میزان جذب انرژی پروفیل‌های هیبریدی آلومینیوم/کامپوزیت تولید شده به روش نوار پیچی تحت بار شبه استاتیکی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 دانشگاه تربیت مدرس
2 دانشگاه علوم وفنون هوایی شهید ستاری، تهران، ایران
چکیده
سازه­های ترکیبی فلز/کامپوزیت، که متشکل از کامپوزیت­های با چگالی کم با

مواد فلزی کم هزینه هستند، از پتانسیل قابل توجهی برای به کارگیری در دستگاه­های جذب انرژی با کاربردهای مختلف برخوردار می­باشند. در این تحقیق به بررسی اثر هم­پوشانی لایه­های کامپوزیت بر روی میزان جذب انرژی و ویژگی‌های ضربه­پذیری لوله­های هیبریدی آلومینیوم/اپوکسی تقویت شده با الیاف شیشه تحت بار شبه استاتیکی به صورت تجربی پرداخته می­شود. بدین منظور، یک تحقیق تجربی در مورد عملکرد لهیدگی محوری استاتیکی لوله­های هیبریدی آلومینیوم/کامپوزیت را که شامل لوله­های حاوی اپوکسی تقویت شده با نوار الیاف شیشه‌ای E-glass با درصد هم پوشانی­های متفاوت در اطراف لوله­های آلومینیومی صورت می­پذیرد و در ادامه بر روی لوله­های استوانه آلومینومی و استوانه­های هیبریدی آلومینیوم/کامپوزیت با درصد هم پوشانی­های 5 ، 50 و 100 درصد تست شبه استاتیکی انجام گرفته و میزان جذب انرژی، جذب انرژی ویژه، بیشینه نیروی لهیدگی، نیروی لهیدگی میانگین، بازده نیروی لهیدگی و درصد تغییرات آنها مورد مطالعه و مقایسه قرار خواهد گرفت. درنهایت به منظور اعتبار سنجی نتایج بدست آمده در این تحقیق، نتایج آزمون‌های انجام شده با نتایج سایر مراجع در این زمینه مقایسه شده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Experimental Investigation of Energy Absorption of Aluminum/Composite Hybrid Tube Produced by Tape Winding Method under Quasi-Static Load

نویسنده English

amin-farrokh@modares.ac.ir 1
چکیده English

Metal/composite hybrid structures, which are a combination of low-density composites with low-cost metallic materials, have significant potential to provide cost-effective energy absorption devices for a variety of applications. In this research, an experimental study was performed in order to investigate the effect of overlapping composite layers on energy absorption and crashworthiness characteristics of aluminum/epoxy hybrid tube reinforced with glass fibers under quasi-static load. Also, another experimental study is conducted to determine the crash performance of aluminum/composite hybrid tube under static axial crush force. The result is that Hybrid tubes consist of epoxy reinforced with E-glass fiberglass tape overlaps around aluminum tubes with different percentages of overlapping. Quasi-static crash tests are done on aluminum cylindrical and aluminum/composite hybrid cylindrical tubes with 5%, 50%, and 100% overlap and the amount of energy absorption, specific energy absorption, peak crushing force, mean crushing force, crush load efficiency and the percentage of their changes were obtained and compared. Finally, to validate the results in this research, the results of the performed tests were compared with the results of other references and literature in this context.

کلیدواژه‌ها English

Keywords Aluminum/Composite Hybrid Tube
energy absorption
Specific energy absorption
Quasi-Static Load
Xiao X. Modeling energy absorption with a damage mechanics based composite material model. Journal of composite materials. 2009;43(5):427-44.
Saadatfard H, Niknejad A, Liaghat G, Hatami S. Numerical analysis of energy absorption behavior of quadrangular thin-walled metal sections under the applied lateral loading by a cylindrical rigid punch. Modares Mechanical Engineering. 2018;18(1):153-64. (In Persian)
Niknejad A, Firouzi M, Hematiyan MR, Ziaee S. Experimental, numerical and theoretical analysis of energy absorption process by aluminum profile with H-shaped thin-walled cross section. Modares Mechanical Engineering. 2017;17(8):213-23. (In Persian)
Paluszny A. State-of-the-art review of automobile structural crashworthiness. Automotive Applications Committee, American Iron and Steel Institute; 1992
Langseth M, Hopperstad OS. Static and dynamic axial crushing of square thin-walled aluminium extrusions. International Journal of Impact Engineering. 1996;18(7-8):949-68.
Mamalis AG, Robinson M, Manolakos DE, Demosthenous GA, Ioannidis MB, Carruthers J. Crashworthy capability of composite material structures. Composite structures. 1997;37(2):109-34
Jacob GC, Fellers JF, Simunovic S, Starbuck JM. Energy absorption in polymer composites for automotive crashworthiness. Journal of composite materials. 2002;36(7):813-50
Ebrahimkhani M, Liaghat G, Ahmadi H. Simulation of crushing performance of Composite Energy Absorber under impact loading using Continuum Damage Mechanics approach. Modares Mechanical Engineering. 2018;17(12):505-13. (In Persian)
Mehrabani Yeganeh E, Liaghat GH, Pol MH. Experimental investigation of quasi-static perforation on laminated glass epoxy composites by indenters with different geometries. Modares Mechanical Engineering. 2015;15(1):185-93. (In Persian)
Pirmohammad N, Liaghat GH, Pol MH, Sabouri H. Analytical, experimental and numerical investigation of sandwich panels made of honeycomb core subjected projectile impact. Modares Mechanical Engineering. 2014;14(6):153-64. (In Persian)
Ragalyi A, Mallick PK. Crashworthiness of aluminum-composite hybrid crush tubes containing filament-wound over-wraps. InProceedings of SAMPEACCE-DOE-SPE Midwest advanced materials and processing conferences, Dearborn, MI 2000 (pp. 420-426).
Song HW, Wan ZM, Xie ZM, Du XW. Axial impact behavior and energy absorption efficiency of composite wrapped metal tubes. International Journal of Impact Engineering. 2000;24(4):385-401.
Shin KC, Lee JJ, Kim KH, Song MC, Huh JS. Axial crush and bending collapse of an aluminum/GFRP hybrid square tube and its energy absorption capability. Composite structures. 2002;57(1-4):279-87.
Bouchet J, Jacquelin E, Hamelin P. Dynamic axial crushing of combined composite aluminium tube: the role of both reinforcement and surface treatments. Composite structures. 2002;56(1):87-96.
Najafzade Asl O, Pol M H, Rezaei Golshan N. Experimental study on the parameters affecting behavior of glass/epoxy composite tubes under axial impact loading. Modares Mechanical Engineering. 2018; 18 (4):79-89. (In Persian)