توصيفگر ها :
جعبه تصادف , جاذب انرژي , فرامواد , سازه سلولي , ضريب پواسون منفي
چكيده فارسي :
در سالهاي اخير، افزايش تصادفات جادهاي و لزوم ارتقاي ايمني خودرو، توجه پژوهشگران را به طراحي ساختارهايي با قابليت جذب انرژي بالا جلب كرده است. جعبه تصادف يكي از اجزاي كليدي در سيستم ايمني خودرو به شمار ميرود كه وظيفه جذب انرژي حاصل از برخورد را بر عهده دارد. در اين پژوهش، رفتار مكانيكي ساختارهاي سلولي به منظور بهبود عملكرد جذب انرژي جعبه تصادف مورد بررسي قرار گرفته است. مدلسازي عددي جعبه تصادف و ساختارهاي سلولي مختلف به صورت جداگانه در نرمافزار المان محدود آباكوس انجام شد. پس از شناسايي بهترين سازه سلولي براي استفاده در جعبه تصادف، ساختار مربوطه درون جعبه تصادف قرار داده شد و پارامترهايي مانند انرژي جذب شده، بيشينه نيروي اوليه و تغيير شكل سازه مورد ارزيابي قرار گرفتند. از ميان ساختارهاي بررسيشده كه شامل ساختارهاي ششضلعي، بازگشتي، غيردورهاي، ESI، STH و BCC ميشود، ساختار STH كه تركيبي از سلولهاي مثلثي و ستارهاي است، بهترين عملكرد را نشان داده است. اين ساختار داراي رفتار پلاستيك دو مرحلهاي است؛ بهگونهاي كه در مرحله نخست، سلولهاي ستارهاي با تنش پايين فشرده ميشوند و سپس سلولهاي مثلثي با توان تحمل تنش بالا وارد عمل ميشوند. اين ويژگي منجر به كاهش بيشينه نيروي اوليه و افزايش جذب انرژي ميشود كه براي عملكرد بهينه جعبه تصادف بسيار مطلوب است. همچنين، تأثير چگالي ويژه در مقادير 1/0، 2/0، 3/0 و 4/0 بررسي شد و نتايج نشان داد با وجود تغيير اندك در بيشينه نيروي اوليه، بازده نيرويي به ترتيب 178، 661، 1622 و 2955 درصد نسبت به جعبه تصادف خالي افزايش يافته است.
چكيده انگليسي :
In recent years, the rise in road accidents and the necessity of improving vehicle safety have drawn researchers’ attention toward the design of high energy-absorbing structures. The crash box is considered one of the key components of a vehicle’s safety system, responsible for absorbing the energy generated during collisions. In this study, the mechanical behavior of cellular structures is investigated with the aim of enhancing the energy absorption performance of crash boxes. Numerical modeling of both the crash box and various cellular structures was conducted separately using Abaqus software. After identifying the most efficient cellular structure for use within the crash box, the selected structure was embedded inside the crash box, and key parameters such as absorbed energy, peak initial force, and structural deformation were evaluated. Among the analyzed structures—which include hexagonal, re-entrant, aperiodic, ESI, STH, and BCC geometries—the STH structure, which combines triangular and star-shaped cells, demonstrated the best performance. This structure exhibits a two-stage plastic deformation behavior: initially, the star-shaped cells compress under low stress, followed by the activation of triangular cells capable of withstanding higher stress levels. This characteristic leads to a reduction in the peak initial force and an increase in energy absorption, making it highly desirable for optimal crash box performance. Furthermore, the effect of specific density was investigated at values of 0.1, 0.2, 0.3, and 0.4, and the results showed that despite a slight change in the maximum initial force, the force efficiency increased by 178, 661, 1622, and 2955 percent, respectively, compared to the empty crash box.