بررسی تجربی و شبیه سازی لهیدگی لوله های جدار نازک شیاردار تحت بارگذاری محوری

کاربرد سیستم های جذب انرژی ضربه در صنایع مختلف به ویژه در صنایع خودروسازی به عنوان راه حلی برای حداقل کردن اثر ضربه وارده به سرنشینان و بالا بردن ایمنی خودرو از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای بالا بردن ایمنی خودروها در سوانح رانندگی و برخورد خودروها با موانع، اقدامات زیادی از سوی شرکتهای سازنده صورت گرفته است. جذب انرژی ضربه یکی از معیارهای مهم ایمنی خودرو می باشد که باید توسط شرکت سازنده مد نظر قرار گیرد. به این منظور سیستم های گوناگون جذب انرژی به کار گرفته شده اند که از این میان لوله های جدار نازک به خاطر سبکی، ظرفیت جذب انرژی بالا، طول لهیدگی زیاد و نسبت جذب انرژی به وزن بالا به عنوان یکی از کارآمدترین سیستمهای جذب انرژی کاربرد روز افزونی پیداکرده اند. این سیستم ها علاوه بر صنایع خودرو سازی در صنایع کشتی سازی، راه آهن و نظامی نیز کاربرد دارند. لوله های جدار نازک در پشت سپر، ستون و فرمان خودرو، قسمتهای در معرض ضربه کشتی ها، قطارها و همچنین کف آسانسورها، هلیکوپترها و فضاپیماها و همچنین مخازن سوخت به منظور نشست نرم، حفاظت از مواد بسته بندی شده و تجهیزات استفاده می شوند. دراین پژوهش با انجام آزمایشات تجربی و شبیه سازی اجزای محدود، نحوه لهیدگی، میزان جذب انرژی و نیروی متوسط لهیدگی لوله های جدارنازک شیاردار با ابعاد هندسی گوناگون تحت بارگذاری محوری مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. شبیه سازی نمونه های آزمایش شده در نرم افزار abaqus به صورت دو بعدی متقارن محوری و سه بعدی و به روش صریح اجرا شده است. صحت کلیه نتایج شبیه سازی توسط نتایج حاصل از آزمایشات تجربی مورد تایید قرار گرفته است. نتایج نشان داده اند که نحوه لهیدگی و میزان انرژی جذب شده در لهیدگی محوری لوله های جدار نازک شیاردار می تواند به وسیله معرفی مقادیر فواصل شیار گوناکون کنترل شود. تطابق نسبتا خوب نتایج تجربی و شبیه سازی در این پژوهش با مقایسه رفتار منحنی بار – جابه جایی، نیروی آغاز لهیدگی، نیروی متوسط لهیدگی و نحوه تغییر شکل نمونه ها به روشنی نشان داده شده است.