Method Article

Modélisation par éléments finis pour la simulation de la compression quasi-statique des tubes coniques ondulés

DOI:

10.3791/64708

January 6th, 2023

In This Article

Summary

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Ce protocole décrit l’étude des performances de compression quasi-statique des tubes coniques ondulés à l’aide de simulations par éléments finis. L’influence du gradient d’épaisseur sur les performances de compression a été étudiée. Les résultats montrent qu’une conception correcte du gradient d’épaisseur peut modifier le mode de déformation et améliorer considérablement les performances d’absorption d’énergie des tubes.

Abstract

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Dans cette étude, les performances de compression quasi-statiques des tubes coniques ont été étudiées à l’aide de simulations par éléments finis. Des études antérieures ont montré qu’un gradient d’épaisseur peut réduire la force de pointe initiale et que l’ondulation latérale peut augmenter les performances d’absorption d’énergie. Par conséquent, deux types de tubes coniques ondulés latéraux d’épaisseurs variables ont été conçus, et leurs modèles de déformation, leurs courbes de déplacement de charge et leurs performances d’absorption d’énergie ont été analysés. Les résultats ont montré que lorsque le facteur de variation d’épaisseur (k) était de 0,9, 1,2 et 1,5, le mode de déformation du tube conique ondulé simple (ST) passait d’une expansion et d’une contraction transversales à un pliage progressif axial. De plus, la conception du gradient d’épaisseur a amélioré les performances d’absorption d’énergie du ST. L’absorption d’énergie (EA) et l’absorption d’énergie spécifique (SEA) du modèle avec k = 1,5 ont augmenté de 53,6 % et 52,4 %, respectivement, par rapport au modèle ST avec k = 0. Les EA et SEA du tube conique ondulé double ont augmenté de 373 % et 95,7 %, respectivement, par rapport au tube conique. L’augmentation de la valeur k a entraîné une diminution significative de la force d’écrasement maximale des tubes et une augmentation de l’efficacité de la force d’écrasement.

Introduction

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La résistance aux chocs est un problème essentiel pour les automobiles légères, et les structures à parois minces sont largement utilisées pour améliorer la résistance aux chocs. Les structures à parois minces typiques, telles que les tubes ronds, ont une bonne capacité d’absorption d’énergie, mais ont généralement des forces de pointe importantes et des fluctuations de charge pendant le processus de concassage. Ce problème peut être résolu en introduisant des ondulations axiales 1,2,3. La présence d’ondulations permet au tube de se déformer ....

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Protocol

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1. Création de la surface dans le logiciel de CAO

  1. Ouvrez le logiciel de CAO (voir Table des matériaux), cliquez avec le bouton gauche sur Fichier, cliquez avec le bouton gauche sur Nouveau, puis sélectionnez Pièce.
  2. Dans la partie 1, cliquez avec le bouton droit de la souris sur Haut, puis sélectionnez Afficher.
  3. Pour créer un plan : appuyez sur Ctrl et cliquez avec le bouton gauche de la souris pour sélectionner le plan supérieur....

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Results

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Plusieurs indicateurs couramment utilisés sont utilisés pour déterminer la résistance à l’impact des structures, notamment l’absorption d’énergie totale (EA), l’absorption d’énergie spécifique (SEA), la force d’écrasement maximale (PCF), la force d’écrasement moyenne (MCF) et l’efficacité de la force d’écrasement (CFE)42.

L’absorption d’énergie totale (EA)43 peut être exprimée comme suit :

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Discussion

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Les performances de compression quasi-statiques des tubes coniques ont été étudiées par analyse par éléments finis. Deux nouveaux types de tubes coniques ondulés d’épaisseurs variables ont été conçus, et leurs performances de compression quasi-statiques ont été étudiées. Dans les simulations de compression quasi-statiques, certaines étapes et paramètres importants doivent être vérifiés.

Les paramètres du matériau sont les exigences de base pour le calcul par éléments finis (étape 2.2.1 du prot.......

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Disclosures

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Acknowledgements

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Le premier auteur tient à remercier les subventions de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (n° 52078152 et n° 12002095), du Programme général du Plan scientifique et technologique de Guangzhou (n° 202102021113), du Fonds de l’Union gouvernement-université de Guangzhou (n° 202201020532) et du Projet municipal de science et de technologie de Guangzhou (subvention n° 202102020606).

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
ABAQUSDassault SIMULIAd’éléments finis
CTBotong Impression 3D Tubeconique pour expérience
SOLIDWORKSDassault SystèmesLogiciel
Machine d’essai universelleSUNSUTM5205, 200kN
Logiciel de CAO

References

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  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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