تحلیل لهیدگی محوری لوله های جدارنازک ساندویچی به کمک آزمایش های تجربی و شبیه سازی اجزاء محدود

کاربرد سیستم های جذب انرژی ضربه در صنایع مختلف از اهمیت ویژه ای برخوردار است. لوله های جدارنازک به خاطر سبکی، ظرفیت جذب انرژی بالا، طول لهیدگی زیاد و نسبت جذب انرژی به وزن بالا به عنوان یکی از کارآمدترین سیستم های جذب انرژی کاربرد روز افزونی پیداکرده اند. دراین پژوهش با انجام آزمایش های تجربی و شبیه سازی اجزاء محدود، شیوه فروریزش سازه های جدارنازک ساندویچی توخالی و پرشده با فوم پلی یورتان تحت اثر بارگذاری شبه استاتیک محوری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. در مطالعه ی آزمایشگاهی نمونه های استوانه ای به روش اکستروژن ساخته شده و بین دو صفحه ی صلب تحت اثر بارگذاری شبه استاتیک قرار گرفته و سپس نحوه ی فروریزش نمونه، تغییرات نیرو و مقدار انرژی لازم تعیین شده اند. مدلی برای شبیه سازی فرآیند فروریزش با استفاده از تحلیل اجزای محدود ارائه و اثر رفتار غیرخطی مواد، تماس و تغییر شکل بزرگ در این شبیه سازی در نظر گرفته شده است. شبیه سازی نمونه های آزمایش شده در نرم افزار آباکوس به صورت سه بعدی و به روش صریح اجرا شده است. مقایسه ی نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی نشان می دهد که مدل ارائه شده برای تعیین پاسخ فروریزش و تعیین نمودار نیرو- جابه جایی و میزان انرژی جذب شده مناسب است. با استفاده از مدل عددی، اثر ضخامت لوله، جنس مواد، عیوب هندسی و چگالی فوم بر متوسط نیروی فروریزش، میزان انرژی جذب شده و نحوه ی فروریزش پوسته های استوانه ای بررسی شده است. نتایج پژوهش نشان می دهند که وجود فوم باعث افزایش میزان جذب انرژی در سازه ها می شود؛ این افزایش در میزان جذب انرژی و نیروی متوسط لهیدگی در چگالی های بالاتر فوم، نمایان تر است.