Method Article

Конечно-элементное моделирование для имитации квазистатического сжатия гофрированных конических труб

DOI:

10.3791/64708

January 6th, 2023

In This Article

Summary

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

В этом протоколе описывается исследование квазистатических характеристик сжатия гофрированных конических труб с использованием моделирования методом конечных элементов. Исследовано влияние градиента толщины на характеристики сжатия. Результаты показывают, что правильный дизайн градиента толщины может изменить режим деформации и значительно улучшить характеристики поглощения энергии трубами.

Abstract

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

В этом исследовании квазистатические характеристики сжатия конических труб были изучены с помощью моделирования методом конечных элементов. Предыдущие исследования показали, что градиент толщины может уменьшить начальную пиковую силу, а боковое гофра может увеличить показатели поглощения энергии. Поэтому были спроектированы два типа боковых гофрированных труб с переменной толщиной, а также проанализированы их характер деформации, кривые смещения нагрузки и показатели поглощения энергии. Результаты показали, что при коэффициенте изменения толщины (k) 0,9, 1,2 и 1,5 режим деформации одиночной гофрированной конической трубы (ST) изменялся с поперечного расширения и сжатия на осевое прогрессивное складывание. Кроме того, конструкция с градиентом толщины улучшила показатели поглощения энергии ST. Поглощение энергии (EA) и поглощение удельной энергии (SEA) модели с k = 1,5 увеличились на 53,6% и 52,4% соответственно по сравнению с моделью ST с k = 0. EA и SEA двойной гофрированной конической трубы (DT) увеличились на 373% и 95,7% соответственно по сравнению с конической трубой. Увеличение значения k привело к значительному снижению пикового усилия дробления труб и увеличению эффективности усилия дробления.

Introduction

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

Ударопрочность является важным вопросом для легких автомобилей, а тонкостенные конструкции широко используются для повышения ударопрочности. Типичные тонкостенные конструкции, такие как круглые трубы, обладают хорошей способностью поглощения энергии, но обычно имеют большие пиковые силы и колебания нагрузки в процессе дробления. Эту проблему можно решить введением осевых гофр 1,2,3. Наличие гофры позволяет трубе пластически деформироваться и складываться по заранее разработанному рисунку гофры, что позволяет снизить пиковое усилие и колебания....

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

Protocol

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

1. Создание поверхности в программе CAD

  1. Откройте программное обеспечение САПР (см. Таблица материалов), щелкните левой кнопкой мыши « Файл», щелкните левой кнопкой мыши « Создать» и выберите «Деталь».
  2. В Части 1 щелкните правой кнопкой мыши по Верхней части и выберите Показать.
  3. Создание новой плоскости: нажмите клавишу Ctrl и щелкните левой кнопкой мыши, чтобы выбрать верхнюю плоскость и перетащить ее вверх. Введите 30 м....

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

Results

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

Для определения ударопрочности конструкций используются несколько часто используемых показателей, включая общее поглощение энергии (EA), удельное поглощение энергии (SEA), пиковую силу разрушения (PCF), среднюю силу разрушения (MCF) и эффективность усилия дробления (CFE)42.

Общее поглощение энергии (ЭА)43 может быть выражено следующим образом:

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

Discussion

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

Квазистатические характеристики сжатия конических труб были изучены с помощью анализа методом конечных элементов. Были разработаны два новых типа гофрированных конических труб с переменной толщиной, и исследованы их квазистатические характеристики сжатия. При моделировании квазистатического сжатия необходимо проверить некоторые важные шаги и настройки.

Параметры материала являются основными требованиями для расчета методом конечных элементов (шаг 2.2.1 протокола). В данном исследовании парамет.......

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

Disclosures

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

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgements

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

Первый автор хотел бы выразить признательность за гранты от Национального фонда естественных наук Китая (No 52078152 и No 12002095), Общей программы Плана науки и технологий Гуанчжоу (No 202102021113), Фонда союза правительства и университетов Гуанчжоу (No 202201020532) и Муниципального научно-технического проекта Гуанчжоу (грант No 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 SIMULIAПрограммное обеспечение
CTBotong 3D-печатьКоническая труба для эксперимента
SOLIDWORKSDassault SystèmesПрограммное обеспечение
CAD Универсальная испытательная машинаSUNSUTM5205, 200kN
конечных элементов

References

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