مدلسازی و مقایسه رفتار مکانیکی سازه های جدار نازک آلومینیومی با و بدون فوم پلی یورتان در نرم افزار LS-DYNA و ارائه یک مدل شبکه عصبی مصنوعی
Subject Areas : Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering
میثم رستمی
1
(مربی، دانشکده فنی، دانشگاه پیام‌نور قزوین، قزوین)
مجتبی حسنلو
2
(کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت)
مصطفی سیاوشی
3
(کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه گیلان، رشت.)
Keywords: شبکه عصبی, جذب انرژی, فوم پلی یورتان, سازه جدارنازک, رفتار مکانیکی, LS–DYNA,
Abstract :
قابلیت جذب انرژی سازههای جدار نازک با مقاطع مختلف همواره مورد توجه محققان بوده است. این سازهها بعنوان جاذبهای انرژی در صنایع مختلف از جمله اتومبیلسازی و هوافضا مورد استفاده وسیعی قرار میگیرند و سبب حفاظت از سرنشینان و محولهها در حین برخورد میشوند. در این مقاله رفتار مکانیکی سازههای جدار نازک از جنس آلومینیوم با فوم پرکننده پلی یورتان و بدون فوم تحت بارگذاری محوری ضربهای بررسی شده است. سازهها از نوع خیلی نازک میباشند بطوریکه برای نمونه استوانهای رابطه (D/t) ≈ 550 برقرار است. تحلیل اجزا محدود و شبیهسازی توسط نرم افزار LS-DYNA انجام شده است. سازههای جدار نازک دارای مقاطع دایروی، شش ضلعی و چهار ضلعی با طول، ضخامت و اندازه محیط مقطع یکسان میباشند. نتایج حاصل از پژوهش بیانگر آن است که سازه با مقطع دایروی از مقاطع چهار گوش و شش گوش انرژی بیشتری جذب مینماید در حالیکه تغییر طول کمتری را تجربه میکند. بعلاوه میتوان اثرات تمرکز تنش را در کنجهای مقاطع مربع و شش ضلعی بر روی جداره سازهها مشاهده کرد. همچنین سازه با مقطع دایروی به صورت متقارنتر تحت بارگذاری دینامیکی فشرده میگردد درحالیکه سازههای جدار نازک با مقاطع شش و چهار ضلعی تمایل به کمانش دارند. در پایان نیز معماری از یک شبکه عصبی مصنوعی ارائه شده است تا با کمک آن و بهرهگیری از دادههای LS-DYNA بتوان رفتار جذب انرژی و نیروی این سازهها را در قالب مدلی در شبکه عصبی بیان نمود. نتایج مدل پیشنهادی در مقایسه با نتایج تحلیلی نرمافزار LS-DYNA دقت قابل قبولی داشتند
[1] Hanssen A.G., Lorenzi L., Berger K.K., Hopperstad, O.S., Langseth, M. A demonstrator bumper system based on aluminium foam filled crash boxes, International Journal of Crashworthiness, vol. 5, No. 4, 2000, pp. 381–392.
[2] Wang Z., Tian H., Lu Z., Zhou W., “High-Speed Axial Impact of Aluminum Honeycomb – Experiments and Simulations, Composites Part B: Engineering, vol. 56, 2014, pp. 1–8.
[3] Algalib D., Limam A., Experimental and Numerical Investigation of Static and Dynamic Axial Crushing of Circular Aluminum Tubes, Thin-Walled Structures, vol. 42, 2004, pp. 1103–1137.
[4] Seitzberger M., Rammerstorfer F.G., Degischer, H.P., Gradinger, R., Crushing of Axially Compressed Steel Tubes Filled with Aluminium Foam, Acta Mechanica, vol. 125, No. (1–4), 1997, pp. 93–105.
[5] Nariman-Zadeh N., Darvizeh A., Jamali A., Pareto Optimization of Energy Absorption of Square Aluminium Columns Using Multi-Objective Genetic Algorithms, Proc. IME BJ Engineering Manufacturing, vol. 220, Issue 2, 2006, pp. 213–224.
[6] Zarei H.R., Kroger M., Optimization of the Foam-Filled Aluminum Tubes for Crush Box Application, Thin-Walled Structures, vol. 46, No. 2, 2008, pp. 214–221.
[7] Zarei H.R., Kroger M., Crashworthiness Optimization of Empty and Filled Aluminum Crash Boxes, International Journal of Crashworthiness, vol. 12, No. 3, 2007, pp. 255–264.
[8] Zarei H.R., Ghamarian A., Experimental and Numerical Crashworthiness Investigation of Empty and Foam-Filled Thin-Walled Tubes with Shallow Spherical Caps, Experimental Mechanics, vol. 54, 2014, pp. 115–126.
[9] Ghamarian A., Zarei H.R., Abadi M.T., Experimental and Numerical Crashworthiness Investigation of Empty and Foam-Filled End-Capped Conical Tubes, Thin-Walled Structures, vol. 49, 2011, pp. 1312–1319.
[10] Gupta N.K., Velmurugan R., Axial Compression of Empty and Foam Filled Composite Conical Shells, Journal of Composite Material, vol. 33, No. 6, 1999, pp. 567–591.
[11] Fan Z., Lu G., Liu K., Quasi-Static Axial Compression of Thin-Walled Tubes with Different Cross-Sectional Shapes, Engineering Structures, vol. 55, 2013, pp. 80–89.
[12] Reddy T.Y., Wall R.J., Axial Compression of Foam-Filled Thin-Walled Circular Tubes, International Journal of Impact Engineering, Vol. 7, No. 2, 1988, pp. 151–166.
[13] Reid S.R., Reddy T.Y., Gray M.D., Static and Dynamic Axial Crushing of Foam-Filled Sheet Metal Tubes, International Journal of Mechanical Sciences, vol. 28, 1986, pp. 295–322.
[14] Gameiro C.P., Cirne J., Dynamic Axial Crushing of Short to Long Circular Aluminium Tubes with Agglomerate Cork Filler, International Journal of Mechanical Sciences, vol. 49, 2007, pp. 1029–1037.
[15] Yamashita M., Gotoh M., Sawairi Y., Axial Crush of Hollow Cylindrical Structures with Various Polygonal Cross-Sections Numerical Simulation and Experiment, Journal of Materials Processing Technology, vol. 140, 2003, pp. 59–64.
[16]. LS-DYNA 971 Keyword User’s Manual.
[17] Pugsley A., Macaulay M.A., The large scale crumpling of thin cylindrical columns, Quarterly Journal of Mechanics & Applied Mathematics, vol. 13, 1960, pp. 1-9.
