تحلیل تئوری و تجربی و بهینه سازی سازه های جاذب انرژی s شکل
چکیده
در این پایان نامه، رفتار مچالگی سازه های جاذب انرژی s شکل با مقطع مربعی، به عنوان یک ساده سازی از اجزای سازه ای قسمت جلوی خودرو، به صورت تجربی، عددی و تحلیلی بررسی می شود. تحلیل تجربی جاذب انرژی s شکل تحت بار فشاری به صورت شبه استاتیکی انجام می شود. در این راستا، جهت اطمینان از تقارن در بارگذاری، یک فیکسچر مخصوص طراحی، ساخته و برروی دستگاه تست کشش 300 کیلونیوتن نصب می شود. در این آزمایش ها سرعت حرکت فک دستگاه معادل با 5 میلی متر بر دقیقه است. هدف اصلی این آزمایش ها پیدا کردن تغییر شکل عمومی، فروریزش پلاستیک محلی و نمودار نیرو-جابجایی سازه s شکل تحت بار فشاری است. دو تحلیل اجزای محدود مختلف با استفاده از abaqus/explicit انجام می شود. در تحلیل اول بارگذاری و شرایط مرزی مطابق با شرایط آزمایش ها در نظر گرفته شده که نتایج آن تطابق خوبی را با نتایج حاصل از تحلیل تجربی نشان می دهد. سپس از مدل اجزای محدود صحه گذاری شده برای بررسی تاثیر هریک از متغیرهای هندسی برروی نیروی بیشینه مچالگی و انرژی جذب شده استفاده می شود. در تحلیل اجزای محدود دوم بارگذاری و شرایط مرزی مطابق با یکی از مراجع در نظر گرفته شده است. در تحلیل تئوری، مکانیزم فروریزش سازه مطابق با مشاهدات تجربی و عددی در نظر گرفته شده است. در این تحلیل، در ابتدا یک مکانیزم فروریزش برای تیر منحنی شکل توخالی ارائه شده و رابطه بین انرژی جذب شده و زاویه دوران در این نوع تیر با استفاده از معادله انرژی بدست می آید. در مرحله بعد، از این رابطه برای مدلسازی رفتار قسمتهای منحنی سازه s شکل در هنگام فروریزش استفاده شده و در نهایت رابطه نیرو-جابجایی استخراج می شود. براساس شبکه های عصبی نوع gmdh فرامدل هایی جهت مدلسازی انرژی جذب شده (e) و نیروی بیشینه مچالگی (fmax) بر پایه داده های حاصل از مدلسازی اجزای محدود دوم بدست آمده و با استفاده از این فرامدل ها، بهینه سازی در فضای معین و نامعین انجام شده است. بهینه سازی چند هدفی در فضای معین برروی جاذب انرژی s شکل با در نظر گرفتن توابع متضادی مانند وزن، جذب انرژی و نیروی بیشینه مچالگی انجام و منحنی پارتو ارائه می شود. همچنین بهینه سازی چند هدفی در فضای نامعین برپایه طراحی مقاوم براساس قابلیت اطمینان با در نظر گرفتن نامعینی های احتمالاتی در متغیرهای هندسی و ویژگیهای ماده انجام شده است. در این راستا توابع هدف متضاد عبارتند از میانگین و واریانس انرژی جذب شده ویژه و نیروی بیشینه مچالگی.