مطالعه تحلیلی و عددی جذب انرژی در ضربه‌گیرهای استوانه‌ای با ضخامت دیواره متغیر

در این پژوهش، به بررسی فروریزش جاذب‌های استوانه‌ای جدار نازک که در آن ضخامت دیواره‌ها بر اساس فرمول توزیع توانی غیرخطی مواد مدرج هدفمند تغییر می‌کند، پرداخته شده است. بارگذاری وارد بر جاذب انرژی به صورت محوری و شبه استاتیک است. ابتدا با در نظر گرفتن رفتار تنش-کرنش ماده به صورت الاستیک کامل-پلاستیک برای جنس لوله، مدل تحلیلی فروریزش با استفاده از تئوری الکساندر محاسبه و مقدار انرژی جذب شده و همچنین نیروی متوسط لهیدگی به دست آمده است. سپس به‌منظور بالا بردن دقت نتایج، مدل رفتاری ماده با در نظر گرفتن رفتار کار سختی، بررسی و روابط نیروی متوسط و انرژی جذب شده، مجددا استخراج شده‌اند. در ادامه، به منظور راستی آزمایی نتایج حاصل از رابطه تحلیلی، ، چندین مدل‌ در حالت‌های مختلف تغییرات ضخامت و رفتار پلاستیک در نرم‌افزار آباکوس شبیه‌سازی شده و با نتایج تحلیل مقایسه شده‌اند. نتیجه نهایی این مطالعه، ارائه دو رابطه تحلیلی بین میزان جذب انرژی و نیروی متوسط لهیدگی و ارتباط آنها با سایر ابعاد هندسی جسم مانند طول، قطر، ضخامت دیواره و نحوه تغییرات آن است همچنین تاثیر خواص مکانیکی شامل رفتار پلاستیک و چگونگی رفتار غیرخطی منطقه پلاستیک مربوط به جنس نمونه مورد استفاده در ضربه‌گیرها در روابط اعمال شده‌اند. با ساده‌سازی معادلات استخراج شده، می‌توان به معادلات پایه‌ای در تحقیقات گذشته دست یافت.

Analytical and numerical investigation of cylindrical energy absorbers with functionally graded thickness

In this study, the crashworthiness of cylindrical tubes with variable thickness, under axial load, is investigated. The loading is applied quasi static. WallThickness changes are considered to follow the nonlinear power distribution equatiion. Firstly, by considering the elasticperfectly plastic behavior for material, an analytical relition is extracted based on Alexander’s theory. Then, in order to increase the accuracy of the results, the effects of work hardening is applied to material behavior and the formulas are rewritten. Finally, to validate the analytical results, using simulation in ABAQUS FE software, several models have been studied in different modes and the results have been compared. The results show an acceptable agreement between the analytical results and the simulation. The final result of this research is presenting two analutical relition beteen absorbed energy and mean force with mechanical properties and geometic parameters of anergy absorber. Moreover, by simplifying the drived analytical equation, we can obtain the basic equations in later researches.