بررسی عددی و تجربی پاسخ پروفیل مربعی آلومینیومی پرشده با فوم آلومینیومی در برابر ضربه جانبی و محوری

فوم‌های فلزی به دلیل ظرفیت بالا در جذب انرژی و درعین‌حال چگالی پایین، کاربردهای زیادی در ساخت سازه‌های مختلف مانند انواع سپرهای محافظ و سازه‌های محافظ جهت جلوگیری از بار ناشی از انفجار و جذب بارها به‌ویژه بار‌های ضربه‌ای دارند. هدف از این پژوهش، بررسی نحوه پاسخ پروفیل در حالت تک‌ جداره و دو‌جداره تحت بار ضربه‌ی جانبی و محوری باهدف ارزیابی مقدار تاثیر استفاده از فوم آلومینیومی بر استهلاک انرژی وارده ناشی از ضربه است. ابتدا پروفیل‌های مربعی تک ‌جداره و دو‌جداره در محیط نرم‌افزار تحلیلی آباکوس شبیه‌سازی و تاثیر پارامترهایی مانند چگالی فوم آلومینیوم، استفاده از یک ‌جداره یا دوجداره، تاثیر برهم‌کنش بین فوم و دیواره بر رفتار عمومی سازه موردبررسی قرار گرفت. پس از ساخت نمونه‌ها، آزمون‎‌های اعمال ضربه جانبی و محوری با استفاده از سقوط وزنه انجام گرفت و جهت صحت‌سنجی با نتایج شبیه‌سازی ضربه جانبی و محوری مقایسه شدند. نتایج نشان داد که فوم آلومینیومی عملکرد مناسبی بر مقدار لهیدگی و جذب انرژی سازه تحت بار ضربه محوری دارد اما در حالت ضربه جانبی، به دلیل خاصیت شکنندگی(تردی) زیاد، استفاده از فوم تهیه‌شده در سازه تحت ضربه مناسب نبود. پر شدن پروفیل‌ آلومینیومی به‌صورت کامل با فوم آلومینیومی سبب کاهش 18 درصدی مقدار تغییر طول پروفیل تحت ضربه محوری شد. در نمونه‌های محوری پروفیل خالی تحت ضربه مقدار 16 میلی‌متر تغییر طول داشت که ماکزیمم نیروی لهیدگی آن 30 کیلو نیوتون اندازه‌گیری شد. اما برای مقاوم‌ترین پروفیل که پروفیل دوجداره با جدار داخلی 20*20 میلی‌متر است، مقدار لهیدگی 4 میلی‌متر و ماکزیمم نیروی لهیدگی در حدود 123 کیلو نیوتون ثبت شد.

numerical and experimental investigations of the response of foam-filled aluminum square profile under lateral and axial impact

the purpose of this paper is to investigate response of a profile with a square cross section filled with aluminum foam in single and double wall mode under lateral and axial impact load in order to evaluating the effect of using aluminum foam on the energy dissipation caused by the impact. first, single-walled and double-walled square profiles simulated in cae abaqus and the effect of the parameters such as aluminum foam density, number of walls, effect of interaction between foam and wall on general response of model, etc. examined. then, in order to validate the simulation results, the experimental test of lateral and axial impact using drop weigh impact test performed and the results compared with simulation results. by performing tests and simulations, it was found that aluminum foam has a moderate effect on the amount of crushing and energy absorption of the structure under axial impact load, but in the case of lateral impact, due to high brittleness, the use of foam prepared in the structure under impact is not appropriate. therefore, it is better to use stronger foam.