پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش- طراحی کاربردی

 

عنوان:

بررسی اثر نسبت‌های هندسی بر رفتار مکانیکی سازه‌های جدار نازک استوانه- مخروطی

 

استاد راهنما:

دکتر علی علوی‌نیا

 

اساتید داور:

دکتر صنیعی

دکتر محمودی

 

نگارش:

حسن ملکی

 

تاریخ و ساعت دفاع: سه شنبه 03/07/97 ساعت 14:00

مکان: آمفی تئاتر دانشکده مهندسی

 

 

Thesis submitted for Master of  Mechanical Engineering Applied Design Field

 

 

Title:

 

A study on the effects of geometric ratios on the mechanical behavior of cylindro-conical thin-walled structures.

 

 

Supervisor:

Ph. D Ali Alavi Nia

 

 

 

 

 

 

By:

Hassan Maleki

 

 

2018

 

 

چكيده:

در این پایان‌نامه خواص ضربه‌پذیری سازه‌های جدار نازک استوانه- مخروطی از جنس آلومینیوم با هدف افزایش انرژی جذب شده‌ی ویژه و راندمان نیروی لهیدگی، با استفاده از آزمایش‌های تجربی و شبیه‌سازی‌های عددی بررسی شده‌اند. دلیل انتخاب این نوع از سازه استفاده از مزیت‌های هر دو سازه‌ی استوانه‌ای و مخروطی به‌طور همزمان می‌باشد. آزمایش‌های تجربی با استفاده از روش تاگوچی طراحی شدند و برای شبیه‌سازی‌های عددی از نرم‌افزار اجزاء محدود ال‌اس- داینا استفاده شد. پارامترهایی که تأثیر تغییرات آن‌ها بر میزان انرژی جذب شده‌ی ویژه و راندمان نیروی لهیدگی بررسی شدند شامل قطر، ضخامت دیواره، ارتفاع بخش استوانه‌ای و نیم‌زاویه‌ی رأس مخروط بودند. بر این اساس، تعداد 9 حالت برای سازه استوانه-مخروطی در نظر گرفته شد و از هر حالت دو نمونه همسان ساخته شده و در آزمایشگاه تحت بارگذاری محوری قرار گرفتند. همچنین، به منظور بررسی بیشتر رفتار ضربه‌پذیری سازه، 154 نوع سازه استوانه-مخروطی با روش شبیه¬سازی مورد بررسی قرار گرفت.پس از انجام آزمایش‌های تجربی و شبیه‌سازی‌ها، برای به‌دست آوردن مقدار بهینه‌ی انرژی جذب شده‌ی ویژه و راندمان نیروی لهیدگی از نرم‌افزار مینی‌تب و روش پاسخ سطح استفاده شد. نتایج به‌دست آمده نشان دادند که، با افزایش قطر استوانه و ضخامت جداره، حالت‌های فروریزش از الماسی به متقارن تبدیل می‌شوند. همچنین، در حالتی که نسبت ضخامت به قطر ثابت در نظر گرفته شود افزایش قطر سبب افزایش انرژی جذب شده‌ی ویژه و راندمان نیروی لهیدگی می‌شود. در حالی که، با افزایش قطر با ضخامت ثابت انرژی جذب شده‌ی ویژه و راندمان نیروی لهیدگی کاهش می‌یابد. با مقایسه‌ی نتایج به‌دست آمده برای شبیه‌سازی حالت پیشنهاد شده در بهینه‌سازی چندهدفه برای سازه‌های استوانه- مخروطی مشاهده شد که انرژی جذب شده‌ی ویژه برای سازه‌ی استوانه- مخروطی به ترتیب 12.1% و 8.4% کمتر از سازه‌ی استوانه‌ای و مخروطی می‌باشد. همچنین، راندمان نیروی لهیدگی برای سازه‌ی استوانه- مخروطی به ترتیب 9.6% و 25.0% بیشتر از سازه‌ی استوانه‌ای و مخروطی می‌باشد.

 

 

واژه¬های کلیدی: جاذب انرژی، سازه‌ی جدار نازک، سازه استوانه- مخروطی، بارگذاری محوری، انرژی جذب شده ویژه، راندمان نیروی لهیدگی

 

Abstract:

In this research, the crashworthiness of aluminum cylindro-conical thin-walled structures with the aim of increasing the specific energy absorption and the crash force efficiency are investigated using experiments and numerical simulations. The reason for choosing this type of structure is to use the advantages of both cylindrical and conical structures simultaneously. Experimental tests were designed using Taguchi method and for the simulations, the LS-DYNA finite element software was used. The effects of diameter, wall thickness, cylinder height, and semi-apical angle of cone parameters on the specific energy absorption and the crash force efficiency were investigated. Accordingly, nine cases of cylindro-conical structures were considered, and in each case two identical samples were made and tested under axial loading. Also, to more investigate of the crashworthiness behavior of the structure, 154 types of cylindro-conical structures were simulated. After experimental tests and simulations, Minitab software and surface response method were used to obtain the optimum amount of the specific energy absorption and the crash force efficiency. The results showed that, with increasing the cylinder diameter and wall thickness, collapse modes changed from diamond mode to axisymmetric mode. Also, when the ratio of thickness to diameter is constant, an increase in diameter will increase the specific energy absorption and the crash force efficiency. However, with an increase in diameter with a fixed thickness, the specific energy absorption and the crash force efficiency will decrease. Simulation results for the optimum case proposed via multi-objective optimization for cylindro-conical structures, the specific energy absorption were 12.1% and 8.4% less than the cylindrical and conical structures, respectively. Also, the crash force efficiency for the cylindro-conical structure was 9.6% and 25.0% higher than the cylindrical and conical structures, respectively.

 

Key Words: Energy absorber, Thin-walled structure, Sylindro-conical structure, Axial loading, Specific energy absorption, Crash force efficiency

 

مقطع: کارشناسی

نام دانشگاه: دانشگاه زنجان

رشته: مهندسی مکانیک

سال ورود: 1389

سال خروج: 1393

عنوان پایان‌نامه کارشناسی: بررسی تأثیر تغییرات چگالی هوا بر عملکرد پره‌ی فن ژنراتور

دوره کارآموزی: 4 ماه در شرکت مپنا از خرداد تا شهریور 1392

آشنایی با نرم‌افزارهای: آنسیس، سالید ورک، کتیا، فلوئنت، ال اس- داینا

 

مقطع: کارشناسی ارشد

نام دانشگاه: بوعلی‌سینا

رشته: مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی

سال ورود: 1394

سال خروج: 1397

عنوان پایان‌نامه کارشناسی: بررسی اثر نسبت‌های هندسی بر رفتار مکانیکی سازه‌های جدار نازک استوانه- مخروطی

 

شماره تماس: 09365855897

ایمیل: hasanmaleki69@gmail.com