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Modelado de elementos finitos para la simulación de la compresión cuasiestática de tubos cónicos corrugados

DOI:

10.3791/64708

January 6th, 2023

In This Article

Summary

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Este protocolo describe el estudio del comportamiento de compresión cuasi-estática de tubos cónicos corrugados utilizando simulaciones de elementos finitos. Se investigó la influencia del gradiente de espesor en el rendimiento de compresión. Los resultados muestran que el diseño adecuado del gradiente de espesor puede cambiar el modo de deformación y mejorar significativamente el rendimiento de absorción de energía de los tubos.

Abstract

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

En este estudio, se investigó el rendimiento de compresión cuasi-estática de tubos cónicos utilizando simulaciones de elementos finitos. Estudios anteriores han demostrado que un gradiente de espesor puede reducir la fuerza máxima inicial y que la ondulación lateral puede aumentar el rendimiento de absorción de energía. Por lo tanto, se diseñaron dos tipos de tubos corrugados cónicos laterales con espesores variables, y se analizaron sus patrones de deformación, curvas de desplazamiento de carga y rendimiento de absorción de energía. Los resultados mostraron que cuando el factor de variación del espesor (k) fue de 0.9, 1.2 y 1.5, el modo de deformación del tubo cónico corrugado simple (ST) cambió de expansión y contracción transversal a plegamiento progresivo axial. Además, el diseño de gradiente de espesor mejoró el rendimiento de absorción de energía del ST. La absorción de energía (EA) y la absorción de energía específica (SEA) del modelo con k = 1,5 aumentaron un 53,6% y un 52,4%, respectivamente, en comparación con el modelo ST con k = 0. El EA y el SEA del tubo cónico corrugado doble (DT) aumentaron un 373% y un 95,7%, respectivamente, en comparación con el tubo cónico. El aumento en el valor k resultó en una disminución significativa en la fuerza máxima de trituración de los tubos y un aumento en la eficiencia de la fuerza de trituración.

Introduction

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La resistencia a los choques es un problema esencial para los automóviles livianos, y las estructuras de paredes delgadas se usan ampliamente para mejorar la resistencia a los choques. Las estructuras típicas de paredes delgadas, como los tubos redondos, tienen una buena capacidad de absorción de energía, pero generalmente tienen grandes fuerzas máximas y fluctuaciones de carga durante el proceso de trituración. Este problema se puede resolver introduciendo ondulaciones axiales 1,2,3. La presencia de corrugaciones permite que el tubo se defor....

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Protocol

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1. Creación de la superficie en el software CAD

  1. Abra el software CAD (consulte Tabla de materiales), haga clic con el botón izquierdo en Archivo, haga clic con el botón izquierdo en Nuevo y seleccione Pieza.
  2. En la Parte 1, haga clic con el botón derecho en la parte superior y seleccione Mostrar.
  3. Crear un nuevo plano: Presione Ctrl y haga clic con el botón izquierdo para seleccionar el plano superior y arrastrarlo hacia ....

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Results

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Se utilizan varios indicadores de uso común para determinar la resistencia al choque de las estructuras, incluida la absorción de energía total (EA), la absorción de energía específica (SEA), la fuerza máxima de aplastamiento (PCF), la fuerza media de aplastamiento (MCF) y la eficiencia de la fuerza de trituración (CFE)42.

La absorción total de energía (EA)43 se puede expresar de la siguiente manera:

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Discussion

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El comportamiento de compresión cuasi-estática de los tubos cónicos se estudió mediante análisis de elementos finitos. Se diseñaron dos nuevos tipos de tubos corrugados cónicos de espesores variables, y se investigó su rendimiento de compresión cuasi-estática. En las simulaciones de compresión cuasiestática, es necesario verificar algunos pasos y configuraciones importantes.

Los parámetros del material son los requisitos básicos para el cálculo de elementos finitos (paso 2.2.1 del protocolo). .......

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Disclosures

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Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgements

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El primer autor desea agradecer las subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Nº 52078152 y Nº 12002095), el Programa General del Plan de Ciencia y Tecnología de Guangzhou (Nº 202102021113), el Fondo de la Unión Universitaria y del Gobierno de Guangzhou (Nº 202201020532) y el Proyecto Municipal de Ciencia y Tecnología de Guangzhou (Subvención Nº 202102020606).

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
ABAQUSDassault SIMULIASoftware de elementos
CTBotong Impresión 3D Tubocónico para experimento
SOLIDWORKSDassault SystèmesSoftware
Máquina de ensayos universalSUNSUTM5205, 200kN
finitosCAD

References

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$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wu, S., Li, G., Sun, G., Wu, X., Li, Q. Crashworthiness analysis and optimization of sinusoidal corrugation tube. Thin-Walled Structures. 105, 121-134 (2016).
  2. Hao, W., Xie, J., Wang, F., Liu, Z., Wang, Z. Ana....

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Finite Element ModelingQuasi Static CompressionCorrugated Tapered TubesEnergy AbsorptionThickness GradientDeformation ModeLoad Displacement CurveCrushing Force EfficiencySpecific Energy AbsorptionProgressive Folding

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