Method Article

Modelagem de elementos finitos para a simulação da compressão quase-estática de tubos cônicos corrugados

DOI:

10.3791/64708

January 6th, 2023

In This Article

Summary

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Este protocolo descreve o estudo do desempenho de compressão quase-estática de tubos corrugados cônicos usando simulações de elementos finitos. A influência do gradiente de espessura no desempenho da compressão foi investigada. Os resultados mostram que o design adequado do gradiente de espessura pode alterar o modo de deformação e melhorar significativamente o desempenho de absorção de energia dos tubos.

Abstract

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Neste estudo, o desempenho de compressão quase-estática de tubos cônicos foi investigado usando simulações de elementos finitos. Estudos anteriores mostraram que um gradiente de espessura pode reduzir o pico de força inicial e que a ondulação lateral pode aumentar o desempenho de absorção de energia. Portanto, dois tipos de tubos cônicos corrugados laterais com espessuras variáveis foram projetados e seus padrões de deformação, curvas de deslocamento de carga e desempenho de absorção de energia foram analisados. Os resultados mostraram que quando o fator de variação de espessura (k) foi de 0,9, 1,2 e 1,5, o modo de deformação do tubo cônico corrugado simples (ST) mudou de expansão e contração transversal para dobramento progressivo axial. Além disso, o design do gradiente de espessura melhorou o desempenho de absorção de energia do ST. A absorção de energia (EA) e a absorção de energia específica (AEE) do modelo com k = 1,5 aumentaram 53,6% e 52,4%, respectivamente, em comparação com o modelo ST com k = 0. O EA e o SEA do tubo cônico corrugado duplo (DT) aumentaram 373% e 95,7%, respectivamente, em comparação com o tubo cônico. O aumento no valor de k resultou em uma diminuição significativa no pico de força de britagem dos tubos e um aumento na eficiência da força de britagem.

Introduction

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A resistência ao choque é uma questão essencial para automóveis leves, e estruturas de paredes finas são amplamente utilizadas para melhorar a resistência ao choque. Estruturas típicas de paredes finas, como tubos redondos, têm boa capacidade de absorção de energia, mas geralmente têm grandes forças de pico e flutuações de carga durante o processo de britagem. Esse problema pode ser resolvido com a introdução de corrugações axiais 1,2,3. A presença de corrugações permite que o tubo se deforme e dobre plasticamente de acordo com um padrão de o....

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Protocol

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1. Criando a superfície no software CAD

  1. Abra o software CAD (consulte Tabela de materiais), clique com o botão esquerdo em Arquivo, clique com o botão esquerdo em Novo e selecione Peça.
  2. Na Parte 1, clique com o botão direito do mouse em Superior e selecione Mostrar.
  3. Criar um novo plano: pressione Ctrl e clique com o botão esquerdo para selecionar o plano superior e arrastá-lo para cima. Insira 30 mm como a Distâ....

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Results

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Vários indicadores comumente usados são usados para determinar a resistência ao choque das estruturas, incluindo a absorção total de energia (EA), absorção de energia específica (SEA), força de esmagamento de pico (PCF), força de esmagamento média (MCF) e eficiência da força de esmagamento (CFE)42.

A absorção total de energia (EA)43 pode ser expressa da seguinte forma:

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Discussion

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O desempenho de compressão quase-estática de tubos cônicos foi estudado por análise de elementos finitos. Dois novos tipos de tubos corrugados cônicos com espessuras variáveis foram projetados e seu desempenho de compressão quase estático foi investigado. Em simulações de compressão quase estática, algumas etapas e configurações importantes precisam ser verificadas.

Os parâmetros do material são os requisitos básicos para o cálculo de elementos finitos (etapa 2.2.1 do protocolo). Neste estudo,.......

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Disclosures

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Os autores não têm nada a divulgar.

Acknowledgements

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O primeiro autor gostaria de agradecer as doações da Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (nº 52078152 e nº 12002095), Programa Geral do Plano de Ciência e Tecnologia de Guangzhou (nº 202102021113), Fundo de União Governo-Universidade de Guangzhou (nº 202201020532) e Projeto Municipal de Ciência e Tecnologia de Guangzhou (Concessão nº 202102020606).

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
ABAQUSDassault SIMULIAelementos finitos
CTBotong Impressão 3DTubo cônico para experimento
SOLIDWORKSDassault SystemesSoftware
Máquina de teste universalSUNSUTM5205, 200kN
Software de CAD

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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