Method Article

Modelowanie metodą elementów skończonych do symulacji quasi-statycznego ściskania rur stożkowych karbowanych

DOI:

10.3791/64708

⸱

January 6th, 2023

 ,  ,  ,  , 
1School of Civil Engineering, Guangzhou University, 2Guangdong Provincial Key Laboratory of Earthquake Engineering and Applied Technology, Guangzhou University, 3Department of Mechanics and Aerospace Engineering, Southern University of Science and Technology, 4School of Physics and Materials Science, Guangzhou University

In This Article

Summary

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

Ten protokół opisuje badanie quasi-statycznej wydajności ściskania rur karbowanych stożkowych za pomocą symulacji metodą elementów skończonych. Zbadano wpływ gradientu grubości na wydajność ściskania. Wyniki pokazują, że odpowiednie zaprojektowanie gradientu grubości może zmienić tryb odkształcenia i znacznie poprawić wydajność absorpcji energii przez rury.

Abstract

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

W tym badaniu, quasi-statyczna wydajność ściskania rur stożkowych została zbadana za pomocą symulacji elementów skończonych. Wcześniejsze badania wykazały, że gradient grubości może zmniejszyć początkową siłę szczytową, a boczne pofałdowanie może zwiększyć wydajność absorpcji energii. W związku z tym zaprojektowano dwa rodzaje bocznych falistych rur stożkowych o zmiennej grubości, a także przeanalizowano ich wzorce odkształceń, krzywe przemieszczenia obciążenia i wydajność absorpcji energii. Wyniki wykazały, że gdy współczynnik zmienności grubości (k) wynosił 0,9, 1,2 i 1,5, tryb odkształcenia pojedynczej falistej rury stożkowej (ST) zmienił się z poprzecznego rozszerzania i kurczenia się na osiowe progresywne składanie. Ponadto konstrukcja gradientu grubości poprawiła wydajność absorpcji energii przez ST. Absorpcja energii (EA) i absorpcja energii właściwej (SEA) modelu o k = 1,5 wzrosła odpowiednio o 53,6% i 52,4% w porównaniu z modelem ST o k = 0. EA i SEA podwójnie karbowanej rury stożkowej (DT) wzrosły odpowiednio o 373% i 95,7% w porównaniu z rurą stożkową. Wzrost wartości k spowodował znaczny spadek szczytowej siły zgniatania rur i wzrost wydajności siły zgniatania.

Introduction

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

Odporność na zderzenia jest istotnym problemem dla lekkich samochodów, a cienkościenne konstrukcje są powszechnie stosowane w celu poprawy odporności na zderzenia. Typowe konstrukcje cienkościenne, takie jak rury okrągłe, mają dobrą zdolność pochłaniania energii, ale zwykle mają duże siły szczytowe i wahania obciążenia podczas procesu kruszenia. Ten problem można rozwiązać, wprowadzając pofałdowania osiowe1,2,3. Obecność pofałdowań pozwala rurze na plastyczne odkształcanie i składanie zgodnie z wcześniej zaprojektowanym wzorem pofałdowania, co może zmniejszyć siłę szczytową i....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

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

1. Tworzenie powierzchni w oprogramowaniu CAD

  1. Otwórz oprogramowanie CAD (patrz Tabela materiałów), kliknij lewym przyciskiem myszy Plik, kliknij lewym przyciskiem myszy Nowy i wybierz Część.
  2. W części 1 kliknij prawym przyciskiem myszy pozycję Góra i wybierz pozycję Pokaż.
  3. Utwórz nową płaszczyznę: Naciśnij Ctrl i kliknij lewym przyciskiem myszy, aby wybrać płaszczyznę górną i przeciągnij ją w górę. Wprowadź 30 mm jako Odległość odsunięcia

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

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

Kilka powszechnie używanych wskaźników jest używanych do określania odporności zderzeniowej konstrukcji, w tym całkowita absorpcja energii (EA), absorpcja energii właściwej (SEA), szczytowa siła zgniatania (PCF), średnia siła zgniatania (MCF) i wydajność siły zgniatania (CFE)42.

Całkowita absorpcja energii (EA)43 może być wyrażona w następujący sposób:

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

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

Quasi-statyczną wydajność ściskania rur stożkowych badano za pomocą analizy elementów skończonych. Zaprojektowano dwa nowe typy falistych rur stożkowych o różnej grubości i zbadano ich quasi-statyczną wydajność ściskania. W symulacjach kompresji quasi-statycznej należy zweryfikować kilka ważnych kroków i ustawień.

Parametry materiału są podstawowymi wymaganiami dla obliczeń metodą elementów skończonych (krok 2.2.1 protokołu). W niniejszej pracy parametry materiałowe uzyskano z piśmiennictwa

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Acknowledgements

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

Pierwszy autor chciałby podziękować za granty z Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (nr 52078152 i nr 12002095), Programu Ogólnego Planu Nauki i Technologii w Kantonie (nr 202102021113), Funduszu Rządowo-Uniwersyteckiego w Kantonie (nr 202201020532) oraz Miejskiego Projektu Nauki i Technologii w Kantonie (Grant nr 202102020606).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
ABAQUSDassault SIMULIAelementów skończonych
CTBotong Druk 3DStożkowa rurka do eksperymentu
SOLIDWORKSOprogramowanieDassault Systemes
Uniwersalna maszynawytrzymałościowa SUNSUTM5205, 200kN
Oprogramowanie CAD

References

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

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

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

Related Articles