Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Novel energy-absorbing auxetic sandwich panel with detached corrugated aluminium layers

Al-Rifaie Hasan

Vibrations in Physical Systems

|

2023

|

Vol. 34, nr 2

art. no. 2023215

EN

Sandwich panels have the potential to serve as plastically deforming sacrificial structures that can absorb blast or impact energies. Auxetic sandwich panels with welded or bolted corrugated layers have, as far as the author is aware, had their blast behaviour thoroughly addressed in the literature. Therefore, the objective of this numerical analysis was to create a novel, low-cost, simple-to-build graded sandwich panel with detached corrugated layers that may be employed as a multi-purpose sacrificial protective structure against a wide range of blast threats. The suggested sandwich panel has overall dimensions of 330x330x150mm and is made of six detached aluminium (AL6063-T4) layers enclosed in a steel (Weldox 460E) frame. With different stepwise plate thicknesses of 0.4, 0.8, and 1.2mm for each pair of layers, the six layers all have the same re-entrant auxetic geometry. Utilising the Abaqus/Explicit solver, the numerical analysis was carried out. A wide variety of blast intensities (4, 7, 11, 13, and 16 MPa peak reflected over-pressures) were tested on the suggested auxetic sandwich panel, and the results showed uniform progressive collapse, a superior decrease in reaction forces, and greater energy dissipation compared to comparable non-auxetic topologies. The innovative sandwich panel design has potential uses for both military and civic structures that need to be protected.

2

Energy absorption capability numerical analysis of thin-walled prismatic tubes with corner dents under axial impact

Ferdynus M., Kotełko M., Kral J.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 2

252--259

EN

The paper presents results of a parametric study into energy absorption capability of thin-walled square section columns with redrawn dents, subjected to axial impact compressive load. Thin-walled aluminum tubes with four dents in the corners were under investigation. The varying parameters were the dent’s depth and distance of the dent to the base. The study was performed using Finite Element numerical code. Three crashworthiness indicators were examined: peak crushing force, crash load efficiency and stroke efficiency. The numerical results are shown in load-shortening diagrams, as well as diagrams and maps of crashworthiness indicators. It was found, that the main factor influencing a crushing mode and, subsequently, energy absorption capability, is a dent depth. The dent distance from the base is of less importance. Also a position of a dent, either at the bottom, or at the top base (the load application point) does not influence the crushing behavior significantly. For the deepest dents the relative increase of crash load efficiency (CLE) amounts 25% in comparison with the column without dents.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań numerycznych zdolności pochłaniania energii energoabsorberów w postaci cienkościennych słupów o przekroju kwadratowym z wgłębieniami, poddanych osiowym obciążeniom udarowym. Badano wpływ parametrów geometrycznych oraz położenia inicjatorów zgniotu w postaci walcowych przetłoczeń w narożach na zachowanie się konstrukcji oraz właściwości energoabsorbcyjne (współczynnik efektywności zgniotu- Ste oraz procentowy stosunek siły średniej do maksymalnej - CLE). Obliczenia numeryczne prowadzono z wykorzystaniem MES, programu Abaqus 6.14. Wyniki przedstawiono w postaci charakterystyk obciążenie – skrócenie oraz diagramów i wykresów. Stwierdzono, że istotny wpływ na zachowanie się konstrukcji podczas uderzenia oraz jej energochłonność ma głębokość przetłoczenia, mniej istotne jest jego położenie. W przypadku słupów z najgłębszymi przetłoczeniami względny wzrost współczynnika CLE, w porównaniu z wynikami uzyskanymi dla słupa gładkiego wynosi 25%.

3

Badania właściwości absorpcyjnych pianek polimerowych stosowanych w krajowej produkcji hełmów strażackich

Walczak A., Pieniak D., Naworol I., Wąsik W., Chudy P., Sutuła M.

Bezpieczeństwo i Technika Pożarnicza

|

2018

|

Vol. 50, iss. 2

64--73

PL

Cel: Celem niniejszego artykułu jest analiza porównawcza właściwości mechanicznych pianek polimerowych stosowanych jako absorbery energii uderzenia w krajowej produkcji hełmów strażackich. Tym samym celem artykułu jest ocena właściwości nowych materiałów pod kątem bezpieczeństwa oraz komfortu pracy użytkowników hełmów. Metody: W badaniach wykorzystano wkład z polistyrenu ekspandowanego oraz absorbery z poliuretanu pochodzące z krajowych hełmów strażackich produkowanych w różnych latach. Przeprowadzono próby wytrzymałości na ściskanie w warunkach obciążenia quasi-statycznego oraz w zakresie odkształceń sprężystych. Warunki te odpowiadają anormalnym oraz normalnym warunkom eksploatacji materiałów absorpcyjnych wykorzystywanych w konstrukcji hełmów strażackich. Komfort użytkowania oceniono na podstawie wartości modułu Younga. Wyniki: Wyniki badań wytrzymałości na ściskanie materiałów absorpcyjnych wskazują na znaczące różnice między analizowanymi absorberami na poziomie obciążeń występujących zarówno w normalnych warunkach eksploatacji, jak i w warunkach nadzwyczajnych. Pianki z polistyrenu ekspandowanego oraz z hełmu AK-06 z 2012 roku charakteryzują się dobrą wytrzymałością, zdolnością do absorpcji energii oraz dużą sztywnością. Absorbery z hełmu AK-06 z 2007 roku cechują się najgorszymi spośród badanych materiałów właściwościami konstrukcyjnymi. Materiał z 2015 roku charakteryzuje się stosunkowo dobrą wytrzymałością, zdolnością do absorpcji energii oraz niedużą sztywnością. Wnioski: W budowie hełmów strażackich wykorzystywane są różne materiały absorpcyjne, które charakteryzują się niejednakowymi właściwościami mechanicznymi. Wybór optymalnego rozwiązania możliwy jest dzięki badaniom laboratoryjnym. W konstrukcji badanych hełmów materiały absorpcyjne z polistyrenu ekspandowanego zastąpiono poliuretanem. Pianki poliuretanowe stosowane w hełmach produkowanych w 2007 roku charakteryzują się mniejszą sztywnością, lecz gorszymi właściwościami niż wkładki z polistyrenu ekspandowanego. Właściwości tych materiałów poprawiono, uzyskano to jednak dzięki znaczącemu zwiększeniu sztywności w zakresie odkształceń sprężystych. Wydaje się, że spośród badanych absorberów optymalnymi właściwościami cechuje się najnowszy materiał, stosowany w hełmach Calisia Vulcan CV 102 z 2015 roku.

EN

Objective: The objective of the study was a comparative analysis of the mechanical properties of polymer foams used as impact energy absorbers, a component of firefighter helmets manufactured in Poland. The study aimed at evaluating the influence of the properties of new materials on the working safety and comfort of helmet users. Methods: The study utilised an expanded polystyrene insert and polyutherane absorbers obtained from Polish firefighter helmets that were manufactured in various years. Compressive strength tests under quasi-static load and at dynamic conditions with regard to elastic deformations were carried out. They reflected both abnormal and normal operational loads. Comfort of use was evaluated indirectly based on Young’s modulus value.Results: Compressive strength test results for absorptive materials indicated significant differences between studied absorbers both at normal load conditions and in extraordinary situations. Expanded polystyrene foams and foam from AK-06 helmet from 2012 demonstrated a good strength, high energy absorption capacity and high stiffness. The foam from AK-06 helmet from 2007 was observed to have the worst mechanical properties among the studied materials. The material from 2015 indicated a relatively good strength, energy absorption properties and moderate stiffness. Conclusions: A variety of absorptive materials with different mechanical properties are used in the structure of firefighter helmets. Laboratory studies allow the selection of the most optimum solution. In the studied firefighter helmets, expanded polystyrene absorptive materials had been replaced by polyurethane. The polyurethane foams applied in helmets manufactured in 2007 were characterized by lower stiffness and inferior properties as compared to inserts made of expanded polystyrene. Later the properties of materials have been improved. However, it was achieved through a significant increase in stiffness with regard to elastic deformations. It seems that the optimum properties among the studied absorbers were achieved by the newest material, which was used in Calisia Vulcan CV 102 helmets from 2015.

4

Projekt elementu energochłonnego do bolidu klasy Formuła Student

Wnuk M., Sawicki M., Iluk A.

Przegląd Mechaniczny

|

2016

|

nr 7

17--22

PL

Samochody klasy Formuła Student to bolidy konstruowane i budowane w całości przez studentów. W celu zapewnienia bezpieczeństwa na zawodach, w których takie auta biorą udział, organizacja SAE International opracowuje regulamin, który musi być spełniony przez każdą konstrukcję. Regulamin ten przewiduje zastosowanie przedniego elementu energochłonnego, mającego zapewnić bezpieczeństwo kierowcy podczas zderzenia czołowego. Element taki musi spełniać wymogi regulaminu, a do jego weryfikacji i akceptacji podczas zawodów konieczne jest przeprowadzenie testu zderzenia absorbera. W celu uniknięcia wysokich kosztów, związanych z przeprowadzeniem badań dla wielu koncepcji, wykorzystano Metodę Elementów Skończonych. Dla jak najwierniejszego odzwierciedlenia zachowania elementu wykonano badania materiałowe dla aluminium, z którego zrobiony został absorber Obliczenia w efekcie pokryty się z przeprowadzonym testem, co pozwoliło na redukcję kosztów oraz przyspieszenie procesu projektowego.

EN

Formula Student cars are constructed and build entire by students. To provide safety during competitions, where such cars are taking part in SAE International develops rules with requirements that every car must meet. The rules book introduces frontal impact attenuator that should provide safety for driver during frontal crash. That part should meet every of requirements what would be verified by physical test. To avoid high cost of tests for a few conceptions Finite Element Method was used. To increase of method accuracy mechanical tests for materials used in construction were conducted. That caused that calculations were in good agreement with test results, what allowed decreasing overall cost of impact attenuator.

5

Energoaktywne segmenty hal przekryte regularną strukturą koszową

Kowal Z., Piotrowski R.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2015

|

z. 62, nr 2

189--196

PL

W pracy pokazano koncepcję hali przekrytej regularną strukturą koszową, charakteryzującą się znaczącą powierzchnią przekrycia, nadającą się do zagospodarowania absorberami, do pozyskiwania energii cieplnej oraz elektrycznej z promieniowania słonecznego. Dodatkowym atutem przekrycia koszowego jest ułatwione samooczyszczanie powierzchni pokrycia ze śniegu zwiększające nasłonecznienie absorberów w okresie zimowym. Rozmieszczenie i ilość absorberów zależą od bilansu energetycznego hali. W hali wydzielono energoaktywne segmenty dylatacyjne w celu zredukowania wpływów termicznych na konstrukcję. Podzielono halę na segmenty konwencjonalne oraz segmenty energoaktywne (SE). Segmenty energoaktywne zbudowano z geometrycznie niezmiennych segmentów montażowych, umożliwiających sprawny i bezpieczny montaż. Szerokość minimalnego segmentu energoaktywnego dobrano z warunku minimum wpływów termicznych przy zachowaniu niezawodności o wskaźniku t2 ≥ 3,8 [9]. W przypadku konieczności dalszego zmniejszenia szerokości segmentów energoaktywnych należy dostroić niezawodność do zaleceń normy [9]. Wydzielone minimalne segmenty energoaktywne przekryte strukturą regularną charakteryzują się znaczącą redukcją wpływu temperatury na wytężenie prętów poprzez zastosowanie przegubu w kluczu. Zastosowano asekurację niesymetrycznych przemieszczeń za pomocą zdwojonych przekrojów prętów skrajnych pasów górnych. Zastosowano równoległe sprzężenia elementów sprawczych w kinematycznie dopuszczalnych mechanizmach zniszczenia (KDMZ) segmentów zwiększając niezawodność powyżej zalecanej w klasie RC2 [9]. W konstrukcjach hal przekrytych strukturami udało się korzystnie wydzielić energoaktywne segmenty dylatacyjne, w których dostateczna liczba elementów sprawczych daje się sprzęgać w KDMZ zwiększając nośność i niezawodność konstrukcji powyżej oczekiwań [9] normowych.

EN

The paper presents a concept of hall covered by regular arc structure with significant surface of the roof, which is suitable for deploy a absorbers, to obtain thermal and electricity energy from solar radiation. An additional advantage of arc covering is the increasing insolation of absorbers in winter, what is a result of self-cleaning roof surface. Arrangement and number of absorbers depend on the energy balance of the building. To reduce the thermal influence on structure, typical and energy-active segments were separated in hall. Energy-active segments were composed of geometric invariable assembly segments which enables efficient and secure assembly process. The minimal width of energy-active segment were chosen from condition of minimal thermal influences while maintaining the reliability of the index t2 ≥ 3,8 [9]. It should be adjust the reliability according to the code [9] if it is necessary to reduce the width of the segments. As a result of combination articulated in the ridge achieved the reduction of thermal influence in minimal energy-active segments. Applied the dual cross of upper chords which give the secured antisymmetric movements. Additionaly parallel coupling elements were used in kinematically admissible failure mechanism, what increasing the reliability above recommended for RC2 class [9]. In hall covered by regular arc structure were preferably separated energy-active expansion segments, which a sufficient number of causative elements can be coupled in a KDMZ what increasing capacity and reliability above expectations of code [9].

6

Wpływ mimośrodowego obciążenia na zachowanie się ściskanych izotropowych słupów o przekroju kwadratowym z wgłębieniami w fazie progresywnego zgniotu

Ferdynus M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2015

|

Vol. 64, nr 1

161-169

PL

Obiektem badań jest cienkościenny absorber energii w postaci słupa o przekroju kwadratowym z szeregiem wgłębień w narożach, wykonany z aluminium. Bada się wpływ mimośrodowego obciążenia słupa na zakrytyczną postać ścieżki równowagi, jako próbę oceny wrażliwości tej konstrukcji na odchylenia od warunków idealnych. Nowe rozwiązanie konstrukcyjne zostało porównane ze słupem o gładkich ścianach.

EN

The object of the research was a thin-walled energy absorber made of aluminum in the form of a column having square-cross section and a series of dimples in the corners. An influence of the eccentric load on sub-critical form of the equilibrium path was examined. This was an attempt to assess the structure’s susceptibility to deviations of the load axis centricity. Advantages of the new solution were presented in comparison with a column having smooth walls.

7

An energy absorber in the form of a thin-walled column with square cross-section and dimples

Ferdynus M.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2013

|

Vol. 15, no. 3

253-258

EN

The object of the research was a thin-walled energy absorber made of aluminium in the form of a column having square crosssection and a series of dimples in the corners. As the possibilities of practical applications of the absorber appear to be considerable, the paper presents prospects of building a palletization head. An influence of the global initial deflections on sub-critical form of the equilibrium path was examined. This was an attempt to assess the structure's susceptibility to deviations of the column's axis from the ideal one. In the article a way of the column's model construction was described in detail. The model takes into account the corner dimples, the initial deflections and the perturbations caused by geometrical imperfections. Advantages of the new solution were presented in comparison with a column having smooth walls.

PL

Obiektem badań jest cienkościenny absorber energii w postaci słupa o przekroju kwadratowym z szeregiem wgłębień w narożach wykonany z aluminium. Możliwości zastosowań praktycznych wydają się duże, przedstawiono perspektywę dotyczącą budowy głowicy do paletyzacji. Bada się wpływ globalnych ugięć wstępnych na podkrytyczną postać ścieżki równowagi, jako próbę oceny wrażliwości tej konstrukcji na odchylenia od osi idealnej słupa. W pracy przedstawiono szczegółowo sposób budowy modelu słupa z wgłębieniami oraz ugięciem wstępnym i zaburzeniami imperfekcjami geometrycznymi. Zalety nowego rozwiązania przedstawiono w porównaniu ze słupem o gładkich ścianach.

8

Odpowiedź dynamiczna cienkościennych powłok stożkowych obciążonych impulsem ciśnienia

Jankowski J., Kubiak T.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 1

325-339

PL

W pracy zajęto się dynamiczną odpowiedzią cienkich powłok stożkowych poddanych impulsowemu obciążeniu ciśnieniem. Wymiary powłok są tak dobrane, aby mogły być stosowane jako pochłaniacze energii - panele stanowiące osłonę przeciwko fali uderzenia od wybuchu. Rozpatrzono również możliwość powstania zjawiska wyboczenia dynamicznego. Założono izotropowy materiał powłok (stal lub kompozyt) o charakterystyce biliniowej. Badano wpływ wstępnych imperfekcji kształtu na mechanizm zniszczenia. Analizy przeprowadzono, wykorzystując metodę elementów skończonych - program ANSYS 11.0.

EN

The paper deals with dynamic buckling phenomenon in aspect of response of open conical shells, subjected to pulse loading with pressure normal to the surface. Isotropic material of shells was assumed (steel or composite) with a bilinear characteristic. In this paper, influence of initial shape imperfection (corresponding to the least frequency of free vibration) on the mechanism of shell failure was investigated. Research was carried out with finite elements method using ANSYS 11.0 tool. Moreover, conical shells were analyzed as absorbers, in aspect of the change of pulse loading energy into energy of plastic deformations. To solve this problem, finite shell element (SHELL43 - 4 nodes with 6 degrees of freedom) was used. Investigated shells were simply supported at the lower edge. Moreover, initial shape imperfections were applied for amplitudes: 0, 0.2 g and g (where g - thickness of shell). Pulse loading function was assumed as triangular with amplitude of 1 MPa or 10 MPa. Calculations were divided into two parts. First, free vibration modes and frequencies were obtained. Next, the results were performed, applying appropriate modes, for the highest values of a total energy [J], total displacement [mm], reaction of the ground [N] and equivalent Huber stress [MPa], taking into account two different values of greater radius R. Concluding, analyzed conical shells have ability to dissipate loading energy. This process can be predicted and controlled by changing geometric parameters or/and level of initial shape imperfections. Mechanism of initial failure appears near spans.

9

Badania doświadczalne rurowego absorbera energii poddanego obciążeniom dynamicznym jako wspomaganie eksperymentu numerycznego MES

Lipa S., Kotełko M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

z. 217

79-84

EN

The paper concerns experimental investigation of structural behaviour of multi-member tubular energy absorber subject to lateral crushing load. Results of former theoretical research carried out by the authors into the structural absorber`s behaviour under static load is realized by means of hydraulic system is presented. The stand enables to measure both the crushing load and the absorber`s deformation during each crush-test. Experimental, dynamical load-deformation curves are compared with those obtained from FE simulation for the absorber subject to static load. Conclusions concerning an agreement between results of both simulations (experimental and numerical) are derived.

10

Konstrukcje cienkościenne jako absorbery energii - najnowsze trendy i wyniki badań

Kotełko M., Lipa S.

Problemy Maszyn Roboczych

|

2006

|

Z. 28

33-43

PL

Praca ma charakter przeglądowy. Zawiera omówienie szeregu publikacji dotyczących szeroko pojętych zagadnień konstrukcji cienkościennych pracujących jako absorbery energii. Omawia podstawowe rozwiązania konstrukcyjne takich absorberów. Przedstawia wyniki badań autorów, dotyczące zastosowania krótkich, ściskanych profili cienkościennych jako absorberów energii, a także układów rur cienkościennych poddanych promieniowemu zgniotowi.

EN

The paper contains a review of several works carried out in the wide range of problems concerning thin-walled structures used as energy absorbers. Basic types of design of such structures are discussed. The results of works carried out by the authors are presented. The research was devoted to the investigation of the applicability of short thin-walled profiles as energy absorbers and also to the investigation into the crushing behaviour of thin-walled tube systems subject to lateral crushing load.

11

Model teoretyczny i doświadczalny absorbera energii poddanego zgniotowi bocznemu

Kotełko M., Lipa S.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2006

|

R. 103, z. 1-M

195-205

PL

Artykuł dotyczy zagadnienia modelowania fazy zniszczenia rurowego absorbera energii jako integralnego elementu konstrukcyjnego nadwozia. Absorber jedno- lub wieloczłonowy poddany jest bocznemu (promieniowemu) zgniotowi. W pracy przedstawiono trzy różne modele teoretyczne absorbera: model oparty na metodzie statycznie dopuszczalnych pól naprężeń, model kinematyczny oraz model numeryczny metody elementów skończonych (MES). Wyniki obliczeń numerycznych przeprowadzonych dla powyższych modeli, w tym obliczeń MES, porównano z wynikami quasi-statycznych badań doświadczalnych stalowych modeli absorberów. Praca zawiera także opis opracowanego przez autorów stanowiska do badań dynamicznych absorberów.

EN

The paper concerns the problem of crush modeling of tubular energy absorber working as an integral structural member of chassis frame. Singular or multi-member absorber is subject to lateral crushing in radial direction. Three different theoretical models have been presented: the model based on the method of statically permissible stress fields, kinematical model and the numerical finite element model. Results of numerical calculations carried out for the models mentioned above have been compares with results of quasi-static experimental tests performed on steel absorbers. The paper contains also the description of the experimental stand for dynamic tests designed and build by the authors.