طراحی جاذب انرژی مکعبی با هندسه مدرج تابعی برای عملکرد تدریجی-کارکردی

Abstract

امروزه توسعه سامانههای کارآمد جذب انرژی برای افزایش ایمنی سرنشینان و محافظت از بار در برابر تصادفات، به یک ضرورت مهم تبدیل شده است. جاذبهای انرژی با اتالف انرژی جنبشی از طریق تغییر شکل پالستیک کنترل شده، نقش حیاتی در کاهش آسیبهای سازهای ایفا میکنند. عملکرد این جاذبها به شدت تحت تاثیر پارامترهای هندسی جاذب است. در این پژوهش، تاثیر طراحی هندسی هدفمند بر عملکرد یک جاذب مکعبی متخلخل از جنس آلیاژ آلومینیوم با هندسه مدرج تابعی بررسی شده است. معیارهای اصلی ارزیابی، انرژی جذب شده کلی و ویژه بودهاند. ابتدا اعتبار مدل اجزای محدود با مقایسه نتایج شبیهسازی و آزمایش تجربی تایید گردید. سپس با بهکارگیری روش طراحی آزمایش، رفتار طرحهای هندسی با الگوهای تخلخل متفاوت به صورت عددی تحلیل شد. نتایج نشان میدهند که ایجاد تخلخل امکان کنترل رفتار فروریزش را فراهم میکند، به گونهای که چگونگی توزیع تخلخل، تاثیر معناداری بر منحنی نیرو-جابجایی، مقدار انرژی جذب شده کلی و ویژه و همچنین نیروی فروریزش اولیه جاذب دارد. به عنوان نمونه در حالت قطر اولیه 3 میلیمتر و ضریب تغییر 2/1 ،تخلخل میتواند به ترتیب باعث کاهش حدود 17 ،26 و 25 درصدی جرم و جذب انرژی جاذب و نیروی فروریزش اولیه شود. بر این اساس، این یافتهها مسیری برای بهینهسازی هندسی جاذبهای متخلخل به صورت مدرج تابعی جهت دستیابی همزمان به ظرفیت جذب انرژی باال و نیروی فروریزش اولیه کمتر ارائه میدهد.