تحلیل تجربی و عددی پارامترهای مؤثر بر رفتار مکانیکی فوم آلومینیومی سلول بسته در ضربه سرعت پایین

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

doi
10.22034/ijme.2023.402611.1796
چکیده

در این مقاله به بررسی پارامترهایی مانند قطر حفره‌های تشکیل‌دهنده فوم، ضخامت دیواره‌ها در راستای افقی و عمودی بر روی میزان جذب انرژی فوم‌های آلومینیوم 356 سلول بسته تولیدی به روش فوم از دست رونده تحت ضربه سرعت پایین پرداخته شد. برای کاهش هزینه‌های تولید و تعداد آزمایش‌ها از روش طراحی آزمایش استفاده گردید. بر اساس طراحی انجام شده 15 آزمایش پیشنهاد گردید. سپس طبق نتایج طراحی آزمایش، شبیه‌سازی فوم‌ها با استفاده از نرم‌افزار المان محدود آباکوس انجام و بر اساس میزان جذب در حالت‌های مختلف، 4 فوم برای تولید نهایی با دو ساختار مکعبی ساده و مکعبی مرکز پر انتخاب گردید. برای انجام آزمایش ضربه سرعت پایین از دستگاه وزنه سقوطی با وزنه 50 کیلوگرم که از ارتفاع سه متر سقوط می‌کند، استفاده شد. نتایج نشان داد هر چه قطر حفره‌های فوم کوچک‌تر باشد میزان جذب انرژی بیشتر خواهد بود. همچنین ضخامت دیواره‌های فوم در راستای افقی تأثیر بیشتری نسبت به راستای عمودی بر میزان جذب انرژی فوم دارد. از بین دو نوع ساختار مورد مطالعه، ساختار مکعبی ساده عملکرد بهتری نسبت به ساختار مکعبی مرکز پر داشت. مقایسۀ نتایج شبیه‌سازی و تجربی نشان داد میزان اختلاف بین 10-30% است. بیشترین اختلاف مربوط به ساختارهای مکعبی مرکز پر بود که علت اصلی آن را می‌توان در سخت‌تر بودن ساخت این نمونه‌ها در واقعیت نسبت به حالت ایده‌آل شبیه‌سازی دانست.