طراحی و ساخت بهینه جاذب انرژی استوانه ای تحت‌فشار داخلی با استفاده از روش بهینه سازی تکامل زمانی

جاذب­های انرژی، برای جذب انرژی جنبشی اجسام و تبدیل آن به صورتی دیگر به کار می­روند که از مهم‌ترین آنها لوله­های جدار نازک دایره­ای هستند. در جاذب استوانه­ای جدار نازک سه پارامتر قطر، ضخامت و طول بر میزان جذب انرژی تاثیرگذارند. در این پژوهش به منظور دست­یابی به اطلاعات لازم برای طراحی یک جاذب انرژی ارزان قیمت با قابلیت جذب بالا، استوانه­های جدار نازک دارای فشار هوا در داخل که هوای داخل آن هنگام فروریزش متراکم می­شود، مورد بررسی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر بارگذاری­ها دینامیکی و محوری انتخاب شده تا تطابق بالاتری با واقعیت داشته باشند. شبیه­سازی و تحلیل مسئله توسط نرم­افزار اجزای محدود آباکوس و با اعمال ضرایب جانسون-کوک برای مدل کردن رفتار ماده صورت پذیرفته است. در ادامه، نمودار کل کار انجام شده نسبت به زمان به عنوان خروجی مسئله استخراج گردیده و صحت آن با آزمون‌های تجربی اثبات شده است. سپس نمونه­های مختلف مدل‌سازی شده و بر اساس آنها طراحی آزمایش انجام شده است. با استفاده از نتایج به­دست آمده از تحلیل واریانس، بهینه­سازی پارامترهای ضربه­گیر با استفاده از الگوریتم تکامل زمانی انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان‌دهنده آن است که می­توان با ایجاد تراکم داخلی بدون کم شدن قابلیت جذب از وزن جاذب کم کرد. عملکرد طرح بهینه‌ی به‌دست‌آمده با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی تکامل زمانی، بیش از 33% نسبت به نمونه‌ی بدون تراکم بهبود پیدا کرد. 

optimum design and construction of cylindrical energy absorber under internal pressure using time evolutionary optimization algorithm

energy absorbers are used to absorb the kinetic energy of objects and convert it into another form, the most important of which are cylinder thin-walled tubes. in a thin-walled cylindrical absorber, the three parameters of diameter, thickness, and length affect the amount of energy absorption. in this research, to obtain the necessary information for designing an inexpensive energy absorber with high absorption capability, thin-walled cylinders with air pressure inside which the air inside condenses when collapsing have been investigated. in the current study, dynamic and axial loadings were chosen to have a higher match with reality. the simulation and analysis of the problem have been done by the finite element method and by applying johnson-cook coefficients to model the material’s behavior. in the following, the graph of the total work done with time is extracted as the output of the problem, and its correctness has been proved by experimental tests. then, different samples were modeled and based on them, the method of design of the experiment was applied. using the results of the variance analysis, the absorber’s optimal parameters have been designed by using the time evolutionary optimization algorithm. the results show that it is possible to reduce the weight of the absorber by creating internal density without lowering the absorbency.