حل تحلیلی انرژی جذب شده در ضربه گیرهای مخروطی پرشده از فوم در بارگذاری استاتیکی

بسیاری از تجهیزات مهندسی در هنگام برخورد احتیاج به دستگاه جذب انرژی دارند. دستگاه های جاذب انرژی یا ضربه گیرها بسیار گوناگون هستند و از طریق مکانیزم های مختلف نظیر سایش، برش، خمش، پیچش، کشش، تغییر شکل پلاستیکی، برش فلزات، اکستروژن، جریان مایع و غیره انرژی برخورد را مستهلک می نمایند. مکانیزم های جذب انرژی معرفی شده در بالا را می توان به دو دسته کلی بازگشت پذیر مانند جریان سیال در دمپر هیدرولیک و بازگشت ناپذیر مانند تغییر شکل پلاستیک ستون های عمودی خودرو در برخورد مستقیم تقسیم کرد. به این منظور سیستم های گوناگون جذب انرژی به کار گرفته شده اند که از این میان لوله های جدار نازک به خاطر سبکی، ظرفیت جذب انرژی بالا، طول لهیدگی زیاد و نسبت جذب انرژی به وزن بالا به عنوان یکی از کارآمدترین سیستم های جذب انرژی، در صنعت کاربرد روزافزونی پیدا کرده است. این نوع از جاذبها در زمره جاذب های برگشت ناپذیر تقسیم بندی می گردند که با فروریزش خود در برابر ضربه محوری و تبدیل انرژی جنبشی ضربه به کار پلاستیک انرژی ضربه را مستهلک می نمایند. در این مقاله، هدف ارائه یک مدل ریاضی برای لوله مخروطی پرشده با فوم به منظور محاسبه جذب انرژی و نیروی متوسط لهیدگی برای مدل ساده شده(بدون اعمال کار سختی) می باشد. این رابطه تحلیلی با محاسبه انرژی تلف شده در لولای پلاستیک و لحاظ کردن انرژی مربوط به کشیدگی دیواره بین لولاها(تغییرات کرنش محیطی در جداره لوله) و میزان جذب انرژی توسط فوم، بدست آمده است. همچنین نتایج تحلیلی بدست آمده برای جذب انرژی و نیروی متوسط فروریزش برای مخروط با نتایج تجربی مقایسه و صحت روابط تحلیلی بیان گردیده است. نتایج نشان می دهند که ضخامت مخروط، زاویه مخروط و خواص فوم در کنترل فروریزش و جذب انرژی ضربه گیرهای مخروطی تاثیر بسزایی دارد.