Quasi-static crushing behavior of nomex honeycomb filled thin-walled aluminum tubes

Abstract

Bu çalışma Nomex® bal peteği ile doldurulmuş ince duvarlı alüminyum tüplerinyarı statik ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesinikapsamaktadır. 25 mm çapında ve 0.29 mm kalınlığındaki alüminyum tüpler 3 farklıhücre boyutuna (3,2, 4,8 ve 6,4 mm) ve aynı yoğunluğa sahip (48 kg/m3) Nomex® balpetekleri ile doldurulmuştur. Basma testleri, 1.64 10-2, 6.56 10-3 ve 3.28 10-3 s-1 yarıstatik deformasyon hızlarında gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar hücre boyutunun bal peteğiezilme davranışları üzerinde önemli bir etkisi olduğunu ve daha düşük hücreboyutlarında boş tüplerin ezilme yükününün ve spesifik sönümlenen enerji miktarlarınınarttığını göstermiştir. En yüksek güçlendirme etkisi 3.2 mm bal peteği ile doldurulmuştüplerde bulunmuştur. 4.8 ve 6.4 mm hücre boyutundaki bal peteği dolumunun boştüpün deformasyon modu (karışık deformasyon) üzerinde etkisinin olmadığı ancak 3.2mm hücre boyutundaki bal peteği dolumunun deformasyon modunu değiştirdiği(karışık/konsertina deformasyon) bulunmuştur. Boş tüp, 6.4 mm hücre boyutundaki balpeteği ve 6.4 mm hücre boyutundaki bal peteği ile doldurulmuş tüplerin nümerikmodelleri LS-DYNATM ve ANSYSTM sonlu eleman analiz programları kullanılarakoluşturulmuştur. Nümerik model eleman sayısı hesaplama verimliliği göz önünealınarak optimize edilmiştir. Bal peteği hücre duvar kalınlığının etkisi ayrıca nümerikolarak incelenmiş ve bal peteği ezilme davranışları üzerinde önemli bir etkisinin olduğubulunmuştur. Yapılan deneysel ve nümerik çalışmalar boş tüplerin doldurulmasında,3.2 mm hücre boyutundaki Nomex® bal peteğinin, tüp ezilme yükünün bal peteğiezilme yükü ile karşılaştırılabileceği durumlarda, alüminyum köpüklere alternatif birdolgu malzemesi olabileceğini göstermiştir.

The experimental and numerical studies presented in this thesis were focused onthe experimental and numerical quasi-static crushing behavior of Nomex® honeycombfilled thin-walled aluminum tubes. Nomex® honeycombs having different cell sizes(3.2, 4.8 and 6.4 mm) and the same density (48 kg/m3) were used to fill thin walledaluminum tube, 25 mm in diameter and 0.29 mm in thickness. Compression tests wereconducted at quasi-static the strain rates of 1.64 10-2, 6.56 10-3 and 3.28 10-3 s-1. Theresults showed that the honeycomb cell size had a strong effect on the crushingbehavior. Decreasing cell size increased crushing loads and the specific absorbedenergy values of empty tubes. The highest strengthening effect of filling was found in3.2 mm cell size honeycomb filled tubes. Although no effects of 4.8 and 6.4 mm cellsizehoneycomb filling on the deformation mode of tube was observed (mixed), 3.2mm cell size honeycomb filling changed the deformation mode to mixed/concertina.The numerical model of empty tube, 6.4 mm cell size honeycomb and 6.4 mm cell sizehoneycomb filled tube were performed using LS-DYNATM and ANSYSTM finiteelement analysis programs. To acquire maximum computational efficiency, a meshoptimization was done. The effect of the honeycomb cell wall thickness was alsoinvestigated numerically and shown to have a strong effect on the crushing behavior ofhoneycomb. The experimental and numerical studies conducted showed that 3.2 mmcell size Nomex® honeycomb might become an alternative to aluminum foam filler inthin walled tubes as long as the tube crushing load was comparable with honeycombcrushing load.