بررسي تحليلي، عددي و تجربي جذب انرژي سازه‌هاي مدور تحت بار ضربه‌اي محوري با جهت دهي مسير پارگي

دكتري

چكيده به هنگام وقوع تصادف در وسايل نقليه، مجموعه اي از له شدگي، خمش و پارگي در اجزاي سازه¬اي آن¬ها رخ مي دهد. تحقيقات گذشته نشان داد كه له شدن يك استوانه جدار نازك بيشترين انرژي را جذب مي نمايد. حال آنكه عليرغم استفاده از آغازگر لهيدگي در سازه، با افزايش سرعت ضربه و يا كمترين انحراف از محور، عضو سازه¬اي تمايل زيادي به كمانش از خود نشان مي¬دهد كه باعث افت شديد قابليت جذب انرژي مي¬شود. هدف اين پژوهش آن است كه هنگام اعمال بار ضربه¬اي، لوله آلومينيومي جدار نازك با كمك ابزار برشي چند پر به صورت كنترل شده از چندين نقطه به طور همزمان پاره و گلبرگ¬هاي ايجاد شده حين فرآيند پارگي، به¬وسيله منحرف كننده به منظور جذب انرژي بيشتر خم شوند. براي بررسي اين موضوع، ابتدا حل تحليلي فرآيند برش با در نظر گرفتن نرخ¬هاي اتلاف انرژي جديد شامل خمش گلبرگ¬هاي ايجاد شده به سمت بيرون و ايجاد براده در پيشاني ابزار و با محاسبه حساسيت فرآيند برش به نرخ كرنش، صورت گرفت. پس از آن مدل¬سازي عددي به كمك نرم افزار آباكوس و با استفاده از معيار آسيب جامع هوپيترا انجام شد. سپس با استفاده از نتايج حل تحليلي و عددي، ابزار برشي چند پر ويژه اي با منحرف كننده، طراحي و ساخته شد. در ادامه اقدام به تهيه و تجهيز دستگاه انجام آزمون ضربه ارابه اي نموده و آزمايش¬ها انجام و داده¬ها جمع آوري شدند. نتايج حاصله از حل عددي و تحليلي با نتايج آزمايشگاهي مقايسه و انطباق خوبي بين آنها برقرار شد و مدل عددي و رابطه تحليلي معتبر گرديدند. كم اثر بودن طول و قطر لوله در فرآيند پارگي نسبت به لهيدگي و افزايش سطح نيرو با افزايش ضخامت لوله، تعداد پره ها، عمق و ضخامت ابزار برشي از جمله نتايج اين پژوهش مي¬باشند. بعلاوه استفاده از منحرف كننده در انتهاي ابزار برشي چند پر باعث شد سطح نيرو محوري تا 20 درصد بيشتر شود. مودهاي برشي و لهيدگي با يكديگر مقايسه شدند و نشان داده شد كه با تغيير در هندسه ابزار برشي (براي نمونه افزايش تعداد پره ها) مي¬توان مقدار جذب انرژي در فرآيند پارگي را به اندازه جذب انرژي فرآيند لهيدگي و حتي بيشتر از آن رساند و در عين حال از مزاياي ذاتي فرآيند پارگي كنترل شده بهره گرفت. همچنين مشاهده گرديد كه فرآيند پارگي قابل پيش بيني، كنترل¬پذير، تكرارپذير، پايدار و پيوسته¬تر از فرآيند لهيدگي مي¬باشد. نيروي بيشينه كمتر، حساسيت كمتر به نرخ كرنش، بازده نيروي بالاتر و نوسانات نيرو با دامنه كمتر از ديگر خصوصيات بارز پارگي لوله با ابزار برشي نسبت به له شدن آن بين دو صفحه تخت است. واژه‌هاي كليدي: ضربه، سازه مدور جدار نازك، پارگي، ابزار برشي چند پر، جذب انرژي.

188664

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر جواد مرزبان راد - دكتر بهروز مشهدي