تحلیل عددی رفتار جذب انرژی مقاطع جدارنازک فلزی چهارگوش تحت بار جانبی اعمالی توسط یک سنبه صلب استوانه ای

در این مقاله، فرآیند فرورفتگی مقاطع جدارنازک فلزی با سطح مقطع چهارگوش تحت اثر نیروی فشار جانبی سنبه صلب استوانه ای از روش تجربی و شبیه سازی عددی توسط نرم افزار آباکوس تحلیل شده است. از آزمایش ها برای صحت سنجی تحلیل های عددی استفاده شده است. براساس شبیه سازی های عددی، با تغییر یکی از پارامترها و ثابت نگه داشتن سایر پارامترها، اثر آن پارامتر بر میزان جذب انرژی کل و مخصوص بررسی شده است. اثر ابعاد هندسی مختلف، مانند ارتفاع، عرض و ضخامت جداره سطح مقطع، اندازه قطر سنبه، سرعت بارگذاری و اثر جنس ماده سازنده، بررسی و در هر قسمت، براساس مفاهیم تئوری و مهندسی، توجیه فیزیکی نتایج، ارائه شده است. مقایسه نتایج نشان داد، در نمونه هایی با محیط سطح مقطع یکسان و نسبت های متفاوت اندازه دو ضلع سطح مقطع، بهترین جاذب انرژی، دارای بالاترین نسبت ارتفاع به عرض، در محدوده مورد بررسی است. همچنین، با تغییر ارتفاع سطح مقطع و ثابت نگهداشتن عرض سطح مقطع و دیگر خصوصیات، نمونه ای بیشینه مقدار جذب انرژی کل و مخصوص را دارد که اندازه ارتفاع سطح مقطع آن برابر با قطر سنبه باشد. در شرایطی که عرض سطح مقطع تغییر کرد و سایر خصوصیات ثابت ماند، با کاهش عرض، عملکرد جذب انرژی ساختار بهبود یافت. در ضمن، شبیه سازی ها نشان داد، میزان جذب انرژی کل و مخصوص ساختار چهارگوش، به ترتیب، به توان دوم و اول ضخامت جداره وابسته است. همچنین، در نمونه های یکسان، با افزایش قطر سنبه، هر دو پارامتر جذب انرژی، افزایش یافتند.

Numerical analysis of energy absorption behavior of quadrangular thin-walled metal sections under the applied lateral loading by a cylindrical rigid punch

In this article, indentation process of thinwalled metal sections with quadrangular crosssection was studied under the applied lateral compressive loading by a rigid cylindrical punch through numerical simulations by the ABAQUS. Based on numerical simulations and by changing one of the parameters and fixing the other parameters, effects of that parameter was investigated on total and specific absorbed energy by the structure. In other words, influences of various geometrical dimensions such as height, width and wall thickness of crosssection, punch diameter, loading rate and also, effects of material were investigated. In each part, physical justifications of the obtained results were presented, based on theoretical and engineering concepts. Comparison of the results showed that in the specimens with the same crosssectional perimeter, but, with different aspect ratios, the highest ratio of height/width of the crosssection, results in the best energy absorber, in the studied domain. Furthermore, by changing the height and fixing the width of crosssection and the other parameters, when height of the crosssection was selected equal to punch diameter, the maximum value of total and specific absorbed energy was achieved. But, when crosssection width changed and height and the other characteristics remained constant, by reducing the width, energy absorption performance of the structure improved. In addition, numerical simulations showed that total and specific absorbed energy of quadrangular sections are dependent on the second and first power of wall thickness of the crosssection, respectively. Also, in same specimens, by increasing punch diameter, both TAE and SAE increased.