Dynamic analysis of thin-walled structures as energy absorbers

• Autorzy: Mazurek Krzysztof , Szyguła Marek

Identyfikatory

DOI

10.32056/KOMAG

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, a FEM dynamic analysis of the energy absorbing system was carried out on the example of a thin-walled column loaded with impact of mass. The results of the numerical analysis of the impact of the column cross-sectional shape and the notch on the amount of impact energy absorbed are presented. Modeling of phenomena occurring during impact is a very complex task, because it is necessary to analyze a complicated process in which geometric and physical nonlinearities and contact problems occur. Model preparation and calculation using the finite element method (FEM) is currently the most reliable method of modeling impacts. The results of numerical analyzes discussed in the paper were carried out using the special MSC.Software.

PL

W niniejszej pracy przeprowadzona została analiza dynamiczna układu pochłaniającego energię na przykładzie cienkościennej kolumny, obciążonej udarem masy. Przedstawiono wyniki analizy numerycznej wpływu kształtu przekroju poprzecznego kolumny oraz karbu na wielkość pochłoniętej energii uderzenia. Modelowanie zjawisk zachodzących podczas uderzenia jest bardzo złożonym zadaniem, gdyż należy przeprowadzić analizę procesu, w którym następują nieliniowości geometryczne i fizyczne oraz problemy kontaktu. Przygotowanie modelu i przeprowadzenie obliczeń przy użyciu metody elementów skończonych (MES) jest aktualnie najbardziej wiarygodną metodą modelowania uderzeń. Omówione w pracy wyniki analiz numerycznych uzyskano przy wykorzystaniu specjalistycznego programowania firmy MSC.Software.

Słowa kluczowe

EN

numerical analysis; impact energy; energy dissipation; thin-walled structure

PL

analiza numeryczna; energia uderzenia; rozpraszanie energii; struktura cienkościenna

• Wydawca: Instytut Techniki Górniczej KOMAG
• Czasopismo: Mining Machines
• Rocznik: 2020
• Tom: no. 2
• Strony: 2--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mazurek Krzysztof

• KOMAG Institute of Mining Technology, Pszczyńska 37, 44-101 Gliwice, Poland

autor

Szyguła Marek

• KOMAG Institute of Mining Technology, Pszczyńska 37, 44-101 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Alghamdi A.A.A., Collapsible impact energy absorbers: an overview. Thin-Walled Structures, 39, pp. 189–213, 2001.
• [2] Kim H-S., Wierzbicki T., Crush behavior of thin-walled prismatic column under combined bending and compression, Computers and Structures, 79, pp. 1417-1432, 2001.
• [3] Kim H-S., New extruded multi-cell aluminum profile for maximum crash energy absorption and weight efficiency, Thin-Walled Structures, 40, pp. 311-327, 2002.
• [4] Abramowicz W., Thin-walled structures as impact energy absorbers, Thin-Walled Structures, 41, pp. 91– 107, 2003.
• [5] Macaulay M.A., Impact Engineering, Chapman and Hall, 1987.
• [6] Chen S., Yu H., Fang J., A novel multi-cell tubal structure with circular corners for crashworthiness, ThinWalled Structures, 122, pp. 329-343, 2018.
• [7] Pawłowski P., Wikło M., Modelowanie przepływu energii przez układy pochłaniające energię, Pracownia Technologii Inteligentnych, Warszawa, 2003.
• [8] Cook R. D., Malkus D. S., Plesha M. E., Concepts and applications of finite element analysis, John Wiley & Sons, New York, 1989.
• [9] Mohr D., Crushing of soft-core sandwich profiles: experiments and analysis, International Journal of Mechanical Sciences, 45, pp. 253–271, 2003.
• [10] MSC.Software Corporation, MSC.DYTRAN Preference Seminar Notes, USA, 1999.
• [11] MSC.Software Corporation, MSC.PATRAN Exercise Workbook, USA, 2001.
• [12] MSC.Software Corporation, MSC.DYTRAN technical documentation, Version 2002 r2, USA, 2002.
• [13] Baroutaji A., Sajjia M., Olabi A.-G., On the crashworthiness performance of thin-walled energy absorbers: recent advances and future developments, Thin-Walled Structures, 118, pp. 137-163, 2017.
• [14] Hanssen AG, Langseth M, Hopperstad OS., Optimum design for energy absorption of square aluminium columns with aluminium foam filler, International Journal of Mechanical Sciences, 43, pp. 153-176, 2001.
• [15] Santosa S., Wierzbicki T., Crash behavior of box columns filled with aluminum honeycomb or foam. Computers and Structures, 68, s 343-367, 1998.
• [16] Sun S., Pang T., Xu C., Zheng G., Song J., Energy absorption mechanics for variable thickness thin walled structures, Thin-Walled Structures, 118, pp. 214-228, 2017.
• [17] Sun G., Pang T., Fang J., Li G., Li Q., Parameterization of criss-cross configurations for multiobjective crashworthiness optimization, International Journal of Mechanical Sciences, 124–125, pp. 145-157, 2017.
• [18] Vafai A., Shahbeyk S., Kamalan A., A modified approach to determine the energy dissipation capacity of the basic folding mechanism, Thin-Walled Structures, 41, s 835–848, 2003.
• [19] Yamashita M., Gotoh M., Sawairi Y., Axial crush of hollow cylindrical structures with various polygonal cross-sections, Journal of Materials Processing Technology, 140, pp. 59-64, 2003.
• [20] Tokarczyk J., Method for identification of results of dynamic overloads in assessment of safety use of the mine auxiliary transportation system, Archives of Mining Sciences, 4, pp. 765-777, 2016.
• [21] Tokarczyk J., Method for virtual prototyping of cabins of mining machines operators, Archives of Mining Sciences, 1, pp. 329-340, 2015.
• [22] Neves M.M., Rodrigues H., Guedes J.M., Generalized Topology Design of Structures with a Buckling load Criterion, Structural Optimization, 10, 71-78, 1995.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).