30944

بررسي تجربي و عددي رفتار جذب انرژي در سازه اتصال چسبي هيبريد كامپوزيت/آلومينيوم تحت بار زاويه دار

كارشناسي ارشد

مهندسي خودرو- سازه و بدنه خودرو

1400

1403/3/5

دكتر حامد سعيدي گوگرچين

ندارم

مهندسي خودرو

در اين پايان نامه به بررسي رفتار جذب انرژي در يك سازه ي اتصال چسبي هيبريد كامپوزيت/آلومينيوم تحت بار مايل به صورت شبه استاتيكي پرداخته مي شود. در ابتدا با استفاده از نرم افزار LS_DYNA يك مدل عددي طراحي مي شود. براي طراحي مناسب قطعه هاي تجربي، در نرم افزار از مدل ماده هاي پيش بيني آسيب دركامپوزيت استفاده مي شود. هدف از شبيه سازي به گونه اي است كه سازه رفتار مطلوب جذب انرژي پيش از آسيب در اتصال و بدون كمانش ناهمگون سازه محقق گردد. سپس به بررسي پارامتريك هندسي و فيزيكي سازه ي جاذب انرژي پرداخته مي شود. بر اساس نتايج شبيه سازي، نمونه ي آزمايشگاهي سازه ي جاذب انرژي به منظور تعيين اثر زاويه بار مايل و اثر زاويه فيبر هر تك لا بر روي شاخص هاي جذب انرژي از جمله جذب انرژي ويژه، جذب انرژي كل و ميانگين نيروي لهيدگي قطعه ساخته مي شود. در آخر نتايج مشاهدات تجربي با پيش بيني هاي عددي مقايسه و مورد بحث قرار مي گيرد و با استفاده از داده هاي تست تجربي مدل اجزا محدود صحه گذاري مي شود. نتايج تجربي نشان داد كه نمونه تقويت سرتاسري (GR) از نمونه تقويت موضعي خارجي) (OLR و نمونه تقويت موضعي داخلي) (ILR در جذب انرژي در طول فشرده سازي بهتر عمل مي كند. در حالي كه لوله هاي OLR به 83٪ از كل جذب انرژي GR رسيدند، ILR عملكرد حتي بالاتري را نشان داد و به 97٪ از كل ميزان جذب انرژي متعلق به GR رسيد، علي رغم وزن سبك تر. مدل‌هاي المان محدود نشان داد كه افزايش ضخامت آلومينيوم و CFRP، و همچنين تعداد لايه‌هاي CFRP، عملكرد لهيدگي مقطع ‌هاي هيبريدي را به‌ويژه در زوا ياي بارگذاري بزرگ‌تر به‌طور قابل‌توجهي بهبود مي‌بخشد. توالي‌هاي مختلف انباشتن CFRP به طور قابل‌توجهي بر جذب انرژي تأثير مي‌گذارند. با زاويه لايه چيني [0°,90°] جذب انرژي بالاتر براي OLR و با زاويه لايه چيني [90°,0°] جذب انرژي بالاتر براي ILR به دست آمده. گوشه‌هاي تقويت‌شده با CFRP در هنگام لهيدگي مورب، بهتر مقاومت مي‌كنند، كه منجر به بهبود جذب انرژي و كاهش اتلاف انرژي مي‌شود. اين امر قابليت ضربه و انعطاف پذيري در برابر ضربه و تغيير شكل را افزايش مي دهد و از شكست فاجعه بار جلوگيري مي كند.

1403/03/21

Experimental and numerical investigation of energy absorption behavior in an adhesively bounded composite/aluminum hybrid structure under oblique loading

5/25/2025 12:00:00 AM

This thesis investigates the energy absorption behavior of an adhesively bonded composite/aluminum hybrid structure under oblique loading in a quasi-static manner. Initially, a numerical model is designed using LS-DYNA software. For proper design of experimental specimens, the software incorporates predictive damage models for composite materials. The simulation aims to achieve desirable energy absorption behavior before any connection failure and without causing uneven buckling of the structure. A parametric study of the geometric and physical properties of the energy-absorbing structure is then conducted. Based on the simulation results, an experimental energy-absorbing structure is fabricated to determine the effects of oblique load angles and the fiber angle of each ply on energy absorption indicators such as specific energy absorption (SEA), total energy absorption, and mean crushing force. Finally, experimental observations are compared with numerical predictions, and the finite element model is validated using experimental test data. Experimental results showed that globally reinforced (GR) samples performed better in energy absorption during compression compared to externally locally reinforced (OLR) and internally locally reinforced (ILR) samples. While OLR tubes achieved 83% of the total energy absorption of GR, ILR showed even higher performance, reaching 97% of the total energy absorption of GR despite being lighter in weight. Finite element models indicated that increasing the thickness of aluminum and CFRP, as well as the number of CFRP layers, significantly improved the crushing performance of hybrid sections, especially at larger loading angles. Different CFRP stacking sequences significantly impacted energy absorption, with [0°,90°] showing higher absorption for OLR and [90°,0°] for ILR. Corners reinforced with CFRP exhibited better resistance during oblique crushing, leading to improved energy absorption and reduced energy loss. This enhances impact resistance and flexibility against deformation, preventing catastrophic failure.

جاذب انرژي , سازه‌هاي هيبريد فلز/كامپوزيت , اتصالات چسبي , بارگذاري شبه استاتيك مايل

Energy absorbers , metal/composite hybrid structures , adhesive joints , oblique quasi-static loading

Hamidreza Ghasempoor

Dr. Hamed Saeidi Googarchin