بررسی تجربی و شبیه ‌سازی قابلیت جذب انرژی لوله‌های جدار نازک دایروی سوراخ ‌دار آلومینیومی تحت بار فشاری محوری

لوله ‌های جدار نازک سوراخ‌ دار به عنوان یک گزینه جذب انرژی مناسب، همواره مورد توجه محققان بوده است. در این پژوهش، قابلیت جذب انرژی لوله‌ های جدار نازک سوراخ‌ دار با الگوی نامنظم با لوله ‌های جدار نازک بدون سوراخ و سوراخ‌ دار منظم مقایسه شده است. در همین راستا، از لوله ‌های جدار نازک استوانه‌های از جنس آلیاژ آلومینیوم 6061 تحت بارگذاری محوری استفاده شده است. در ابتدا فرآیند با استفاده از شبیه‌ سازی اجزای محدود مدل ‌سازی و صحت نتایج عددی با استفاده از نتایج تجربی تایید شد. سپس با استفاده از آرایه متعامد l16 تاگوچی، تاثیر پارامترهای هندسی بر روی نسبت انرژی به وزن لوله‌ های جدار نازک سوراخ‌دار با الگوی نامنظم بررسی شد. در ادامه، با استفاده از تحلیل سیگنال به نویز، چیدمان بهینه به منظور دستیابی به بیشینه نسبت انرژی به وزن حاصل شد. در پایان، آزمایش‌ های تجربی بر روی لوله با چیدمان بهینه، لوله بدون سوراخ و لوله سوراخ ‌دار منظم انجام شد. با مقایسه قابلیت جذب انرژی لوله ‌های مختلف مشخص شد که با چیدمان بهینه، نسبت انرژی به وزن نسبت به لوله ‌های بدون سوراخ و سوراخ ‌دار منظم به ترتیب در حدود 19 و 26% افزایش می ‌یابد. همچنین با استفاده از الگوی پیشنهادی جدید، نسبت نیروی اولیه به نیروی متوسط نسبت به نمونه‌های بدون سوراخ و سوراخ ‌دار منظم به ترتیب در حدود 17 و 19% کاهش می‌ یابد.

experimental and numerical investigation of energy absorption capability of holed thin-walled circular aluminum tubes under axial compression loading

perforated thin-walled tubes have always been the focus of researchers as an appropriate energy absorption alternative. in this research, the energy absorption capability of perforated thin-walled tubes with irregular pattern has been compared with thin-walled tubes without holes and regular holes. in this regard, cylindrical thin-walled tubes made of aluminum alloy 6061 have been used under axial loading. at first, the process was modeled using the finite element simulation, and the accuracy of the numerical results was verified using the experimental results. then, using taguchi’s l16 orthogonal array, the effect of geometrical parameters on the energy-to-weight ratio of the perforated thin-walled tubes with irregular pattern was investigated. afterward, the optimal arrangement was obtained to achieve the maximum energy-to-weight ratio using the signal-to-noise analysis. finally, experimental tests were carried out on the tube with the optimal arrangement, the tube without holes and the tube with regular holes. by comparing the energy absorption ability of various tubes, it was found that with the optimal arrangement, the energy-to-weight ratio increases by 19 and 26%, respectively, compared to the non-perforated and regular perforated tubes. also, using the new proposed pattern, the initial force to average force is reduced by 17 and 19%, respectively, compared to the non-perforated and regular perforated samples.