بررسی جذب انرژی پروفیل استوانه‌ای پر شده با فوم گردایانی در تست شبه استاتیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده مھندسی ھوافضا،دانشگاه ھوایی شھید ستاری،تھران

2 استاد، دانشکده مھندسی مکانیک ، دا نشگاه تربیت مدرس، تھرا ن

3 استادیار، دانشکده مھندسی مکانیک ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تھران جنوب، تھران

4 دانش آموخته دکتری، دانشکده مھندسی ھوافضا، دانشگاه علوم و فنون ھوایی شھید ستاری، تھرا ن

چکیده

برای شناخت هرچه بهتر خواص مکانیکی مواد جاذب ، ضروری است آزمایش‌هایی برای ارزیابی جاذب  صورت گیرد. در سال های اخیر استفاده از فوم تابعی به عنوان جاذب انرژی قابل توجه بوده است. تا کنون فوم تابعی به روش صنعتی تولید نشده است.  در  تحقیقات قبلی فوم تابعی در نرم افزار مدلسازی شده است. در این مقاله برای اولین بار از ایده تولید فوم تابعی به روش گسسته استفاده می­شود. در این آزمایشات حالت‌ گرادیان چگالی در نمونه‌ها مورد آزمون قرار می‌گیرد فومهای پلی‌یورتان با دانسیته و خواص مکانیکی مختلف تولید شدند و فوم تابعی ساخته شده در داخل پروفیل قرار می­گیرند. در این تحقیق  فوم های تابعی تولیدشده به صورت گرادیان محوری،گرادیان شعاعی و گرادیانی دو جهته مورد بررسی قرار گرفتند. با انجام آزمایشات بارگذاری فشاری (استاتیک) می‌توان خواص مکانیکی بهینه برای طراحی پروفیل‌های جاذب ضربه را به دست آورد. نتایج این تحقیق نشان داد انرژی جذب شده بر واحد جرم برای پروفیل تابعی محوری بسیار مطلوب‌ است همچنین ساخت و انجام آزمایش روی نمونه جاذب با مقطع مخروطی از دیگر نوآوری‌های این طرح به شمار می‌آید.

کلیدواژه‌ها


[1]. Ren Y., Xiang J., A comparative study of the crashworthiness of civil aircraft with different strut configurations, Int J Crashworthiness, Vol.15, pp 17-26, 2010.
[2]. Zou T., Mou H., Feng Z., Research on E_ects of Oblique Struts on Crashworthiness of Composite Fuselage Sections, Journal of Aircraft, Vol 49, pp 111-118, 2012.
[3]. Paz J., D´ıaz J., Romera L., Costas M., Size and shape optimization of aluminum tubes with GFRP honeycomb reinforcements for crashworthy aircraft structures, Composite Structures, Vol.15, pp 53-60, 2015.
[4].M. Chobini, Gh.H. Liaghat, Experimental and Numerical investigation of energy absorption and deformation of thin-walled tube with various geometry cross-section under lateral Impact loading, Tarbiat Modares University, 2013.
[5]. A. Meshkin zar, M. Darvizeh, A. Darvizeh, Analytical and experimental study of thin-walled sections for energy absorption under static and dynamic loading, Gilan University, 2012.
[6].Vahdat azad .N., Ebrahimi S, crashworthiness and energy absorption analysis on tapered tube filled by sandwich core, journal of aeronautical engineering, 2015.
[7]. Ahmad Z., Thambiratnam D.P., Dynamic computer simulation and energy absorption of foam-filled conical tubes under axial impact loading, Computers & Structures , Vol.87 (3–
4) , pp.186–197, 2009.
[8].Reid S.R., Reddy T.Y., Axial crushing of foam-filled tapered sheet metal tubes, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 28 (10), pp.643–656, 1986.
[9]. Reid S.R., Reddy T.Y., Gray M.D., Static and dynamic axial crushing of foam-filled sheet metal tubes, International Journal of Mechanical Sciences , Vol.28 (5) , pp.295-322, 1986.
[10]. Santosa S., Wierzbicki T., Crash behavior of box columns filled with aluminum honeycomb or foam , Computers & Structures, Vol.68 (4), pp.343–367, 1998.
[11]. Seitzberger M., Rammerstorfer F.G., Degischer H.P., Gradinger R., Crushing of axially compressed steel tubes filled with aluminium foam, Acta Mechanica, Vol.125 (1–4) , pp.93–105, 1997.
[12]. Reyes A., Hopperstad O.S., Hanssen A.G., Langseth M., Modeling of material failure in foam-based components,International Journal of Impact Engineering ,Vol.30 (7) , pp.805–834, 2004.
[13]. Hou S.J., Li Q., Long S.Y., Yang X.J., Li W., Crashworthiness design for foam filled thin-wall structures, Materials & Design, Vol.30 (6), pp.2024–2032, 2009.
[14]. Zarei H.R., Kroger M., Optimization of the foam-filled aluminum tubes for crush box application, Thin-Walled Structures, Vol.46 (2), pp.214–221, 2008.
[15]. Zarei H.R., Kroger M., Crashworthiness optimization of empty and filled aluminum crash boxes, International Journal of Crashworthiness, Vol.12 (3), pp.255–264, 2007.
 [16]. Narimanzadeh N., Darvizeh A., Jamali A., Pareto optimization of energy absorption of squae aluminium columns using multiobjective genetic algorithms, Journal of Engineering Manufacture, Vol.220 (2), pp.213–224, 2006.
[17]. Cui L., Kiernan S., Gilchrist M.D., Designing the energy absorption capacity of functionally graded foam materials, Materials Science and Engineering,Vol.507 (1–2), pp.215– 225, 2009.
[18]. Gupta N., A functionally graded syntactic foam material for high energy absorption under compression, Materials Letters, Vol.61, pp.979–982, 2007 .
[19]. Gupta N., Ricci W., Comparison of compressive properties of layered syntactic foams having gradient in microballoon volume fraction and wall thickness, Materials Science and Engineering A , Vol.427 , pp.331-342, 2006.
[20]. Kiernan S., Cui L., Gilchrist M.D., Propagation of a stress wave through a virtual functionally graded foam, International Journal of Non-Linear Mechanics, vol.44 (5), pp.456–468, 2009.
[21]. Brothers A.H., Dunand D.C., Mechanical properties of a density-graded replicated aluminum foam, Materials Science
and Engineering ,Vol.489 (1–2), pp.439-443,
2008.
[22]. Matsumoto Y., Brothers A.H., Stock S.R., Dunand D.C., Uniform and graded chemical milling of aluminum foams,
Materials Science and Engineering,
Vol.447(1–2), pp. 150-157, 2007.
[23]. Kieback B., Neubrand A., Riedel H., Processing techniques for functionally graded materials, Materials Science and Engineering, Vol.362 (1–2) ,pp.81-105, 2003 .
[24]. Guangyong S., Li G., Shujuan H., Shiwei Z., Wei L., Qing L., Crashworthiness design for functionally graded foam-filled thin-walled structures, Materials Science and Engineering A , Vol.527, pp1911–1919, 2010.
[25]. Hanfeng Y, Guilin W., Shujuan H., Qixiang Q., Multiobjective crashworthiness optimization of functionally lateral graded foam-filled tubes, Materials and Design, Vol.44 , pp.414–428, 2013.
[26]. Attia M.S., Meguid S.A., Nouraei H., Nonlinear finite element analysis of the crush behaviour of functionally graded foam-filled columns, Finite Elements in Analysis and Design, Vol. 61, pp.50–59, 2012.
[27]. Mohammadiha O. and Beheshti H., Optimization of functionally graded foam-filled conical tubes under axial impact loading, Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 67, pp.34–48, 2003.
[28]. [79] Hanfeng Y., Guilin W., Hongbing F., Qixiang Q., Xiangzheng K., Jiuru X., Zhibo L., Multiobjective crashworthiness optimization design of functionally graded foam-filled tapered tube based on dynamic ensemble metamodel, Materials and Design, Vol.55 , pp.747–757, 2014.