بررسی تجربی و عددی فروریزی جاذب انرژی هیبریدی فلز-کامپوزیت تحت بارگذاری شبه استاتیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد / دانشگاه تربیت مدرس

2 استادیار دانشگاه تربیت مدرس

3 استاد دانشکده مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این مقاله مطالعه‌ای پارامتریک بر روی تاثیر ضخامت و لایه‌چینی لایه‌های کامپوزیتی در فروریزی جاذب انرژی هیبریدی با مقطع دایره و جنس آلومینیوم پیچیده شده با الیاف شیشه/اپوکسی به صورت تجربی و عددی بررسی شد. نمونه‌ها با استفاده از روش تزریق رزین توسط پمپ خلاء ساخته شد و تحت بار شبه استاتیک قرار گرفتند. انرژی ویژه جذب شده به عنوان معیاری برای ارزیابی جاذب‌های انرژی استفاده گردیده و همچنین نوع و نحوه عملکرد مکانیزم‌های تخریب موجود در طول فروریزی مورد بررسی کامل قرار گرفته است. در بررسی عددی، جاذب انرژی مورد استفاده توسط چند لایه المان پوسته‌ی مقید شده در نرم‌افزار ال‌اس‌داینا مدل‌سازی و اثر آغازگر با کاهش پیوسته طول لایه‌های پوسته نسبت به یکدیگر در نظر گرفته شد. ترک‌های بین لایه‌ای با اتصال قید جداشونده، طبق فرمول‌بندی نیرو-جدایش مدل گردید و برای از بین بردن اثرات اندازه مش از معیار طول ناحیه چسبندگی بهره برده شده است. اکثر خواص مکانیکی مورد نیاز برای مدلسازی نیز با استفاده از آزمایش‌های استاندارد اندازه‌گیری گردید. نتایج تطابق قابل قبولی بین داده‌های تجربی و مدلسازی عددی نشان می‌دهند. با افزایش ضخامت، نیروی ماکزیمم، نیروی میانگین و انرژی جذب شده (EA) افزایش یافته است. مود فروریزی لوله آلومینیومی در جاذب انرژی آلومینیومی در مقایسه با جاذب انرژی هیبریدی، از مود آکاردیونی به الماسی تغییر شکل پیدا کرد. همچنین فروریزی الیاف به صورت پیوسته و با تشکیل لایه‌های خم شونده به بیرون همراه بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental and numerical investigation on crushing of metal-composite hybrid energy absorber under a quasi-static loading

نویسندگان [English]

  • mehdi Tayyebati 1
  • Hamed Ahmadi 2
  • Gholamhossein Liaghat 3
1 TMU
3 Professor
چکیده [English]

In this paper, a parametric study on the effect of thickness and stacking sequence of composite layers in a hybrid energy absorber with an aluminum tube wrapped with glass/epoxy composite layers has been experimentally and numerically investigated. The samples were fabricated by vacuum assisted resin transfer molding (VARTM) and tested under a quasi-static crushing load. Specific absorbed energy was used as a criterion for evaluating. In addition, the type and mode of failure mechanisms during the crushing have been thoroughly investigated. The energy absorbers used by the multi-layered shell element is modeled in Ls-Dyna software and the effect of the trigger is considered with continuous reduction of the length of the shell layers relative to each other. The interlayer cracks are modeled according to the force-separation formulation and are used to eliminate the mesh size effects from the adhesion length criterion. Most of the mechanical properties required for modeling were also measured using standard tests. The results show an acceptable correlation between experimental data and numerical modeling. As the thickness increased, the maximum force, mean force, and absorbed energy (EA) increased. Aluminum Crash mode in aluminum tube compared to hybrid tube, it has been transformed from accordion to diamond. In addition, fiber collapse has been associated with the formation of outward bending layers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metal-Composite hybrid energy absorber
  • Glass/epoxy composite
  • Quasi-static loading
  • Specific energy absorption