Truncated Conical Shells as Absorbers of Impact Force

Ing. Erdem Özyurt

Doctoral thesis

Abstract:

In this dissertation, energy absorption capabilities of steel-based truncated conical shells with low base angle and end caps are investigated under axial dynamic loading. The numerical models of absorber were placed between two rigid plates to simulate a crush box around the absorber. In order to investigate the effect of the design parameters on the energy absorption of the conical shells, three different base conical angle (20 , 25 and 30 ), four different impact velocity (5m/s, 10m/s, 20m/s, 30m/s), four different absorber thickness (4mm, 6mm, 8mm, 10mm) and several impact mass values were analyzed. Numerical analyses were performed by FEM software Abaqus. The simulation results were compared by means of several performance parameters such as peak reaction force Fp, mean reaction force Fm, absorbed energy EA specific energy absorption (SEA), crash force efficiency (CFE) and dynamic amplification factor (DAF). In this dissertation, also some guidelines on the design of a truncated conical shell with low base conical angle as an energy absorber are presented.

Abstract:

V této dizertacní práci jsou zkoumány schopnosti absorpce energie ocelových komolých kuželových skorepin s malým úhlem vzepetí dynamicky zatížených v osovém smeru. Numerické modely absorbéru byly umísteny mezi dve tuhé desky pro simulaci skríne absorbéru. Za úcelem zkoumání vlivu konstrukcních parametru na absorpci energie kuželových skorepin byly analyzovány tri úhly vzepetí (20 , 25 a 30 ), ctyri rychlosti nárazu (5m/s, 10m/s, 20m/s, 30m/s), ctyri tlouštky absorbéru (4mm, 6mm, 8mm, 10mm) a ruzné nárazové hmotnosti. Numerické analýzy byly provedeny pomocí MKP programu Abaqus. Výsledky simulací byly porovnány podle nekolika parametru: špickové reakcní síly Fp, strední reakcní síly Fm, absorbované energie EA, specifické absorbované energie (SEA), úcinnosti deformacní síly (CFE) a dynamického faktoru zesílení (DAF). V této dizertacní práci je také uveden návrh konstrukce komolé kuželové skorepiny s malým úhlem vzepetí jako absorbéru.

Keywords

Metoda konecných prvku, absorpce energie, komolý kužel, odolnost vuci nárazu

Jazyk práce: English

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 6. 2018

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 15. 2. 2019
• Vedúci: doc. Ing. Petr Tomek, Ph.D.

University of Pardubice

Faculty of Transport Engineering

Doctoral programme / odbor:
Technique and Technology in Transport and Communications / Transport Means and Infrastructure