Quasi-static axial compression behavior of empty and polystyrene foam filled aluminum tubes

Abstract

öz Hafif köpük malzeme doldurulmuş silindirik tüplerin ezilme özellikleri üzerindeki köpük doldurma ve köpük doldurmadaki kuvvetlendirme etkileri 16 ve 25 mm çaplı ince alüminyum tüplere polistiren köpük doldurularak incelenmiştir. Boş tüpler devamlı asimetrik (Elmas) modda ezilmişlerdir. Köpük doldurulmuş 25 mm tüplerde deformasyon modu devamlı axisimetrik (Konsantrik) deformasyon moduna dönmüş, fakat köpük doldurulmuş 16 mm Al tüplerin deformasyon modu boş olanları ile aynı kalmıştır. Köpük doldurmadaki kuvvetlendirme katsayıları, dolu tüplerdeki ortalama ezilme kuvveti artışının boş tüplere ve plato (köpük malzemelerin plato stresine eşit olan kuvvet) yüklerine oram, konsantrik modu için 1.8, elmas deformasyon modu için 3.2 olarak bulunmuştur. Elmas deformasyon modundaki yüksek kuvvetlendirme değerleri tüp katlanmalarının arasında kalan köpük malzemelerinin yoğunlaşma bölgesinin ötesinde deformasyona uğramaları nedeni ile daha yüksek yüklerin dolgu malzemesi tarafından taşınması ile açıklanmıştır. Bu davranış dolu tüplerin kısmi ezilmiş bölümlerinin mikroskop allında incelenmesi ile de doğrulanmıştır. Tüp ve dolgu malzemesi arasındaki etkileşim etkisi yarı dolu tüplerin test edilmesi ile tespit edilmiştir. Dolgu malzemesi yoğunluğunun, deformasyon oranın (0.001-0.04 s`1) ve tüp ile dolgu malzemesi arasında yapıştırıcı kullanımının ortalama ezilme yükleri, stroke verimleri ve spesifik absorbe enerjileri üzerine olan etkileri belirlenmiştir. Dolu tüpün spesifik absorbe edilmiş enerjisi aynı ağırlıktaki et kalınlığı değişik boş tüplerinkiler ile karşılaştırılmıştır. Son olarak köpük doldurulumuş tüplerin ezilme davranışları için iki deformasyon modu önerilmiştir. ııı

ABSTRACT The strengthening effect of foam filling and the effect of foam filling on the crushing properties of the light weight foam filled circular tubes were investigated through the polystyrene foam filled thin-walled Al tubes of 16 and 25 mm in diameter. The empty tubes crushed progressively in asymmetric (diamond) mode. The foam filling however turned the deformation mode into progressive axisymmetric (concertina) mode in 25 mm Al tube, while the deformation mode in foam filled 16 mm Al tube remained to be the same with that of the empty tube. The strengthening coefficients of foam-filling defined as the ratio between the increase in the average crushing load of the filled tube with respect to empty tube and plateau load (load corresponding to the plateau stress of the foam) were found to be 1.8 and 3.2 for the concertina and diamond mode of deformation, respectively. The higher value of strengthening in diamond mode of deformation was attributed to the filler deformation beyond the densification region. This was also confirmed by the microscopic observation of the partially crushed sections of the filled tubes. The interaction effect between tube and filler was assessed by the compression testing of the partially foam filled tubes. The effects of filler density, deformation rate (in the range between 0.001- 0.04 s`1) and the use of adhesive between the tube wall and filler on the average crushing load, stroke efficiency and specific absorbed energy of the tubes were determined. The specific absorbed energy of the filled tube was compared with that of the empty tubes of wall thickening on the equal mass basis. Finally, two modes of deformation modes were proposed for the crushing behavior of the foam filled thin- walled Al tubes. 11