بررسی اثر پارامترهای هندسی مختلف بر رفتار فروریزش محوری لوله‌های مخروطی

سازه‌های جدارنازک به‌عنوان اجزایی با قابلیت جذب انرژی فوق العاده و استحکام به وزن بالا همواره مورد توجه طراحان بوده‌اند. این سازه‌ها در اشکال و هندسه‌های مختلف ساخته می‌شوند. لوله‌های مخروطی یکی از انواع سازه‌های جدارنازک بوده که تحت بارگذاری به شیوه‌های مختلف، تغییرشکل پلاستیک داده و انرژی جذب می‌کنند. انرژی جذب شده از طریق تغییرشکل‌ پلاستیک به عوامل مختلفی از جمله هندسه لوله، حجم، زاویه اعمال نیرو و جنس مواد وابسته است. در این مقاله مطالعه‎ای جامع بر روی لوله‌های مخروط جدارنازک به عنوان جاذب انرژی با استفاده از شبیه‎سازی عددی انجام شده است. برای این منظور، اثر پارامترهای مختلف شامل وجود درپوش در انتهای لوله، شیارهای حلقوی و طولی، ایجاد حفره در دیواره لوله و زاویه بارگذاری بر نحوه لهیدگی و میزان جذب انرژی بررسی شده است. نتایج نشان می‎دهد اگر چه وجود شیارهای حلقوی، طولی و ایجاد حفره بر روی بدنه لوله منجر به کاهش جذب انرژی می‎شود، اما باعث فروریزشی پایدار و کاهش نیروی بیشینه لهیدگی شده و از شدت نیروهای وارده به سرنشینان و سازه اصلی جلوگیری می‎کند. همچنین، نتایج نشان داد که تعداد حفره‎ها اثر محسوسی بر شیوه فروریزش و رفتار نمودار نیرو-جابجایی ندارند؛ در حالی که شکل هندسه حفره بر نحوه فروریزش و نیروی متوسط لهیدگی تاثیرگذار است. بنابراین، دستاورد این مطالعه می‎تواند کمک بزرگی به طراحان در استفاده از این نوع جاذب انرژی در صنایع مختلف از جمله خودروسازی نماید.

investigation of different geometric parameters effect on axial crushing of thin-walled conical tubes

thin-walled structures have always been considered by designers as components with excellent energy absorption and high strength to weight. these structures are made in different shapes and geometries. conical tubes are one of the types of thin-walled structures that deform the plastic and absorb energy under loading in different ways. the energy absorbed through plastic deformation depends on various factors such as the geometry of the tube, the volume, the angle of applied load and the materials. in this paper, acomprehensive study has been performed on thin-walled conical tubes as energy absorbers using numerical simulations. for this purpose, the effect of various parameters including the presence of the cap at the end of the tube, annular and longitudinal grooves,the creation of holes on the tube wall and loading angle has been investigated on the crushing mode and energy absorption. the results show that although the presence of annular, longitudinal grooves and creating holes on the tube wall leads to reduced energyabsorption, but it causes a stable collapse and reduces the maximum crushing load and prevents the suddenly applied load to occupants and the main part of structures also, the results showed that the number of holes did not have a significant effect on the collapse and the behavior of the load-displacement curve; while the shape of the hole geometry affects the collapse mode and the mean crushing load. therefore, the results of this study can be helpful to designers in the use of this type of energy absorption in various industries including the automotive industry.