Características de absorción de energía de un tubo circular delgado híbrido CFRP-Al bajo compresión axial
Autores: Jiang, Rongchao; Gu, Zongyang; Zhang, Tao; Liu, Dawei; Sun, Haixia; Pan, Zhenkuan; Peng, Dengzhi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Características de absorción de energía de un tubo circular delgado híbrido CFRP-Al bajo compresión axial
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Tubos de paredes delgadas
Absorción de energía
Híbrido CFRP-Al
Aplastamiento axial
TOPSIS ponderado por entropía
Modelos de elementos finitos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los tubos de paredes delgadas han ganado amplias aplicaciones en los campos de la aeroespacial, automotriz y otras ingenierías debido a su excelente absorción de energía y propiedades de ligereza. En este estudio, se adoptó un nuevo método de TOPSIS ponderado por entropía para estudiar las características de absorción de energía de un tubo circular de paredes delgadas bajo aplastamiento axial. Se fabricaron tres tipos de tubos circulares de paredes delgadas, a saber, tubos de aluminio (Al), tubos de plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) y tubos híbridos de CFRP-Al. Luego se llevaron a cabo pruebas de aplastamiento axial cuasi-estáticas para estos especímenes, y se analizaron sus modos de fallo y rendimiento de absorción de energía. Los parámetros del material CFRP se obtuvieron a través de pruebas de tracción, compresión y corte en plano de laminados de CFRP. Se establecieron los modelos de elementos finitos para el aplastamiento axial cuasi-estático de estos tres tipos de tubos circulares. La precisión de los modelos de elementos finitos se verificó comparando los resultados de simulación con los resultados de las pruebas. Sobre esta base, se estudiaron los efectos de la dimensión geométrica y los parámetros de capas de un tubo circular híbrido CFRP-Al en las características de absorción de energía por aplastamiento axial, basándose en un diseño ortogonal y el método TOPSIS ponderado por entropía. Los resultados mostraron que el grosor del tubo de Al, el grosor de la capa de CFRP y la orientación tienen un gran efecto en el rendimiento de absorción de energía de un tubo circular híbrido CFRP-Al, mientras que el diámetro y la longitud del tubo tienen poco efecto. La capacidad de absorción de energía de un tubo híbrido CFRP-Al se puede mejorar aumentando el grosor del tubo de Al y del tubo de CFRP, así como el número de capas de +/-45 grados.
Descripción
Los tubos de paredes delgadas han ganado amplias aplicaciones en los campos de la aeroespacial, automotriz y otras ingenierías debido a su excelente absorción de energía y propiedades de ligereza. En este estudio, se adoptó un nuevo método de TOPSIS ponderado por entropía para estudiar las características de absorción de energía de un tubo circular de paredes delgadas bajo aplastamiento axial. Se fabricaron tres tipos de tubos circulares de paredes delgadas, a saber, tubos de aluminio (Al), tubos de plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) y tubos híbridos de CFRP-Al. Luego se llevaron a cabo pruebas de aplastamiento axial cuasi-estáticas para estos especímenes, y se analizaron sus modos de fallo y rendimiento de absorción de energía. Los parámetros del material CFRP se obtuvieron a través de pruebas de tracción, compresión y corte en plano de laminados de CFRP. Se establecieron los modelos de elementos finitos para el aplastamiento axial cuasi-estático de estos tres tipos de tubos circulares. La precisión de los modelos de elementos finitos se verificó comparando los resultados de simulación con los resultados de las pruebas. Sobre esta base, se estudiaron los efectos de la dimensión geométrica y los parámetros de capas de un tubo circular híbrido CFRP-Al en las características de absorción de energía por aplastamiento axial, basándose en un diseño ortogonal y el método TOPSIS ponderado por entropía. Los resultados mostraron que el grosor del tubo de Al, el grosor de la capa de CFRP y la orientación tienen un gran efecto en el rendimiento de absorción de energía de un tubo circular híbrido CFRP-Al, mientras que el diámetro y la longitud del tubo tienen poco efecto. La capacidad de absorción de energía de un tubo híbrido CFRP-Al se puede mejorar aumentando el grosor del tubo de Al y del tubo de CFRP, así como el número de capas de +/-45 grados.