Method Article

Modellazione agli elementi finiti per la simulazione della compressione quasi-statica di tubi corrugati conici

DOI:

10.3791/64708

January 6th, 2023

In This Article

Summary

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Questo protocollo descrive lo studio delle prestazioni di compressione quasi statica di tubi corrugati conici utilizzando simulazioni agli elementi finiti. È stata studiata l'influenza del gradiente di spessore sulle prestazioni di compressione. I risultati mostrano che una corretta progettazione del gradiente di spessore può modificare la modalità di deformazione e migliorare significativamente le prestazioni di assorbimento dell'energia dei tubi.

Abstract

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In questo studio, le prestazioni di compressione quasi statica dei tubi conici sono state studiate utilizzando simulazioni agli elementi finiti. Studi precedenti hanno dimostrato che un gradiente di spessore può ridurre la forza di picco iniziale e che l'ondulazione laterale può aumentare le prestazioni di assorbimento dell'energia. Pertanto, sono stati progettati due tipi di tubi corrugati laterali conici con spessori variabili e sono stati analizzati i loro modelli di deformazione, le curve di spostamento del carico e le prestazioni di assorbimento dell'energia. I risultati hanno mostrato che quando il fattore di variazione dello spessore (k) era 0,9, 1,2 e 1,5, la modalità di deformazione del singolo tubo corrugato conico (ST) cambiava dall'espansione e contrazione trasversale al ripiegamento progressivo assiale. Inoltre, il design a gradiente di spessore ha migliorato le prestazioni di assorbimento dell'energia dell'ST. L'assorbimento di energia (EA) e l'assorbimento di energia specifica (SEA) del modello con k = 1,5 sono aumentati rispettivamente del 53,6% e del 52,4% rispetto al modello ST con k = 0. L'EA e il SEA del tubo conico a doppio corrugato (DT) sono aumentati rispettivamente del 373% e del 95,7% rispetto al tubo conico. L'aumento del valore k ha comportato una significativa diminuzione della forza di schiacciamento di picco dei tubi e un aumento dell'efficienza della forza di frantumazione.

Introduction

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La resistenza agli urti è un problema essenziale per le automobili leggere e le strutture a parete sottile sono ampiamente utilizzate per migliorare la resistenza agli urti. Le tipiche strutture a parete sottile, come i tubi tondi, hanno una buona capacità di assorbimento dell'energia, ma di solito hanno grandi forze di picco e fluttuazioni di carico durante il processo di frantumazione. Questo problema può essere risolto introducendo ondulazioni assiali 1,2,3. La presenza di ondulazioni consente al tubo di deformarsi e piegarsi plasticamente....

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Protocol

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1. Creazione della superficie nel software CAD

  1. Aprire il software CAD (vedere Tabella dei materiali), fare clic con il pulsante sinistro del mouse su File, fare clic con il pulsante sinistro del mouse su Nuovo e selezionare Parte.
  2. Nella Parte 1, fai clic con il pulsante destro del mouse su In alto e seleziona Mostra.
  3. Creare un nuovo piano: premere Ctrl e fare clic con il pulsante sinistro del mouse per selezionare il piano super....

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Results

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Diversi indicatori di uso comune vengono utilizzati per determinare la resistenza agli urti delle strutture, tra cui l'assorbimento totale di energia (EA), l'assorbimento di energia specifica (SEA), la forza di schiacciamento di picco (PCF), la forza di frantumazione media (MCF) e l'efficienza della forza di frantumazione (CFE)42.

L'assorbimento totale di energia (EA)43 può essere espresso come segue:

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Discussion

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Le prestazioni di compressione quasi statica dei tubi conici sono state studiate mediante analisi agli elementi finiti. Sono stati progettati due nuovi tipi di tubi corrugati conici con spessori variabili e sono state studiate le loro prestazioni di compressione quasi statica. Nelle simulazioni di compressione quasi statica, è necessario verificare alcuni passaggi e impostazioni importanti.

I parametri del materiale sono i requisiti di base per il calcolo degli elementi finiti (passaggio 2.2.1.......

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Disclosures

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgements

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Il primo autore desidera riconoscere le sovvenzioni della National Natural Science Foundation of China (n. 52078152 e n. 12002095), del programma generale del piano scientifico e tecnologico di Guangzhou (n. 202102021113), del fondo dell'unione governativa-universitaria di Guangzhou (n. 202201020532) e del progetto municipale di scienza e tecnologia di Guangzhou (sovvenzione n. 202102020606).

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
ABAQUSDassault SIMULIASoftware agli elementi
CTBotong Stampa 3DTubo conico per esperimento
SOLIDWORKSCADDassault Systèmes
Macchina di prova universaleSUNS UTM5205, 200kN
finiti Software

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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