مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تحلیلی و عددی جذب انرژی سازه لانه زنبوری مدرج تحت بارگذاری صفحه‌ای ضربه‌ای

نویسندگان
1 استاد/ دانشگاه فردوسی مشهد
2 دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
با توجه به اهمیت جذب انرژی در صنایع مختلف، جاذب‌های ضربه سبک از جمله سازه لانه زنبوری تحت بارگذاری درون و برون صفحه‌ای مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا رابطه تحلیلی برای تنش مسطح با در نظر گرفتن مدل سخت شوندگی توانی ارائه شده است. با استفاده از رابطه کرنش قفل شدگی و انرژی کرنشی، رابطه‌ی میزان انرژی ویژه جذب شده توسط سازه لانه زنبوری مدرج استخراج شده است. به منظور راستی‌آزمایی روابط تحلیلی استخراج شده، مسئله برای پنج نوع آلومینیوم مختلف در محیط نرم افزار آباکوس برای مدل ماده با سخت شوندگی توانی و مدل کشسان-کاملاً مومسان شبیه سازی شده است. به منظور صحت‌سنجی روش شبیه‌سازی عددی، آزمون ضربه بر روی یک سازه لانه زنبوری مدرج انجام شده است. پس از مقایسه نتایج عددی و تجربی، انطباق مناسبی بین نتایج وجود دارد. برای دو مدل ماده، میزان انرژی جذب شده حاصل از حل عددی با حل تحلیلی مقایسه شده که مدل سخت شوندگی توانی انطباق بیشتری را نشان داده است. در مرحله اول بهینه سازی با استفاده از روش برنامه‌ریزی درجه دوم متوالی و الگوریتم ژنتیک، نسبت جرم سازه به انرژی جذب شده کمینه شده است. در مرحله دوم، با در نظر گرفتن پارامتر‌های هندسی بهینه، خواص مادی هر ردیف با هدف افزایش انرژی ویژه تغییر داده شده است. بر اساس نتایج بهینه‌سازی، با ثابت نگه داشتن جرم سازه ظرفیت جذب انرژی آن نسبت به مدل اولیه در مرحله اول %18 و در مرحله دوم %264 افزایش یافته است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Analytical and numerical study of energy absorption of graded honeycomb structure under in-plane impact

نویسندگان English

Mehran Kadkhodayan 1
Ali Galehdari 2
Saied Hadidi Moud 2
چکیده English

Given the significance of energy absorption in various industries, light shock absorbers such as honeycomb structure under in-plane and out of plane loads are in the core of attention. In this research an analytical equation for plateau stress is represented, taking power hardening model into consideration. The equation of specific absorbed of graded honeycomb structure with the locking strain and strain energy equation is represented. The structure made from five aluminum grades is simulated in ABAQUS/CAE for elastic-perfectly plastic and power hardening model, according to the results; numerical value of absorbed energy is compared to that of analytical method. A drop weight test on a graded honeycomb structure was performed. Based on the numerical simulation results, the experimental and numerical results showed good agreement. Based on the conducted comparisons, the numerical and analytical results are more congruent for power hardening model rather than elastic-perfectly plastic one. In the first step of optimization, by applying SQP method and genetic algorithm, the ratio of structure mass to the absorbed energy is minimized. In the second step, regarding the optimum value of parameters obtained in the first step, the material property of each row is changed. According to the optimization results, while keeping the mass of structure as constant, the structure capacity of absorbing energy is increased by 18% in the first step and 264% in the second model, compared to the primary model.

کلیدواژه‌ها English

Graded honeycomb structure (GHS)
In-plane impact load
Power hardening
specific absorbed energy
Optimization