بررسی تحلیلی و تجربی جاذب های انرژی انبساطی توخالی و توپر تحت بار محوری شبه استاتیکی

در بسیاری از سازه های مهندسی و به خصوص سیستم های متحرک، جهت جلوگیری یا کاهش خسارات ناشی از برخورد و تصادف، از سیستم های جاذب انرژی استفاده می شود. امروزه، سیستم های جاذب انرژی ناشی از برخورد، به اشکال متفاوتی ساخته و مورد استفاده قرار می گیرند که از رایج ترین نوع آنها، می توان به سازه های جدار نازک اشاره کرد. جاذب انرژی، به سیستم هایی گفته می شود که بخشی یا تمام انرژی جنبشی ضربه زننده را به انواع دیگر انرژی تبدیل می کنند. جاذب های انرژی بر اساس نوع کاربرد، شرایط کارکرد و موارد مورد استفاده، به صورت های مختلفی دسته بندی می شوند. در حالت کلی، می توان آنها را به دو نوع بازگشت پذیر و بازگشت ناپذیر دسته بندی نمود. با توجه به کاربرد و اهمیت جاذب های انرژی در صنایع مختلف، در این پژوهش، تحلیل تئوری و تجربی پدیده های انبساط و انقباض در ستون های جدار نازک با سطح مقطع دایروی، صورت گرفته است. در این پایان نامه، انبساط لوله های دایروی شکل با استفاده از پانچ مخروطی- استوانه ای و همچنین انقباض لوله های دایروی شکل با استفاده از پانچ مخروطی- استوانه ای از روش تحلیلی و با استفاده از روش انرژی بررسی شده است. همچنین در این مطالعه، محاسبه میزان جذب انرژی و تغییرات نیروی محوری در لوله های دایروی به صورت لحظه ای بر حسب جا به جایی محوری به روش تحلیلی انجام شده است و نتایج آن، منجر به ارائه یک مدل تحلیلی و روابط تحلیلی جدید شده است. برخی از نتایج به دست آمده در این مطالعه بدین صورت است: در هر دو مکانیزم انبساط و انقباض نشان داده شد که با بالا بردن زاویه قسمت مخروطی شکل پانچ، مقدار نیروی ثابت و در نتیجه میزان جذب انرژی توسط سازه افزایش می یابد. رابطه تحلیلی به دست آمده برای تخمین نیروی محوری ثابت در فرایند های انبساط و انقباض بر روی لوله های فلزی نشان می دهد که این نیرو، به جنس لوله، ضخامت دیواره و شعاع داخلی لوله و همچنین به مشخصات هندسی پانچ، وابسته است. برای افزایش جذب انرژی لوله طی فرایند انبساط، استفاده از پانچ هایی که شعاع قسمت استوانه ای بزرگ تری دارند، گزینه مناسبی است. برای افزایش جذب انرژی لوله طی فرایند انقباض، استفاده از پانچ هایی که شعاع قسمت استوانه ای کوچک تری دارند، گزینه مناسبی است.