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

کاربرد سیستم­های جذب انرژی ضربه در صنایع مختلف از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. لوله­های جدارنازک به­خاطر سبکی، ظرفیت جذب انرژی بالا، طول لهیدگی زیاد و نسبت جذب انرژی به وزن بالا به­عنوان یکی از کارآمدترین سیستم­های جذب انرژی کاربرد روز­افزونی پیداکرده­اند. دراین پژوهش با انجام آزمایش­های تجربی و شبیه سازی اجزاء محدود، شیوه فروریزش سازه­های جدارنازک ساندویچی توخالی و پرشده با فوم پلی­یورتان تحت اثر بارگذاری شبه­استاتیک محوری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است . در مطالعه­ی آزمایشگاهی نمونه­های استوانه­ای به روش اکستروژن ساخته شده و بین دو صفحه­ی  صلب تحت اثر بارگذاری شبه­استاتیک قرار گرفته و سپس نحوه­ی 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 نمونه­های آزمایش شده در نرم افزار آباکوس به صورت سه­بعدی و به روش صریح اجرا شده است. مقایسه­ی نتایج آزمایشگاهی و شبیه سازی نشان می­دهد که مدل ارائه شده برای تعیین پاسخ فروریزش و تعیین نمودار نیرو- جابه­جایی 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 نحوه­ی فروریزش پوسته های استوانه ای بررسی شده است. نتایج پژوهش نشان می­دهند که وجود فوم باعث افزایش میزان جذب انرژی در سازه­ها می­شود؛ این افزایش در میزان جذب انرژی و نیروی متوسط لهیدگی در چگالی­های بالاتر فوم، نمایان­تر است.