الملخص
يقدم هذا البحث دراسة عملية ونظرية للطاقة الممتصة للأنابيب المربعة والمصنوعة من المواد المركبة أثناء تحطمها بقوى ضغط مسلطة محوريا عليها. ولغرض إجراء التجارب العملية تم صنع ثمانية أنابيب أبعادها (1000 × 100×100 مليمتر) بحيث كانت ثلاثة منها مصنوعة من الألياف الزجاجية، التي تميل بزاوية ±45o حول محور القالب، وثلاثة مصنوعة من الألياف الزجاجية، التي تميل بزاوية 0o /90o حول محور القالب، واثنان مصنوعتان من ألياف الكفلر، التي تميل بزاوية 0o /90o حول محور القالب. ولقد صنعت هذه الأنابيب بطريقة رص طبقات الألياف يدويا على قالب خشبي له نفس أبعاد الأنبوب وذلك بعد نقع الألياف بمادة البوليستر السائلة للصق الألياف. وبعد تصنيع وتجهيز الأنابيب تم تقطيعها إلى عينات بواسطة آلة قطع كهربائية بحيث أعدت خمس عينات من كل نوع بأطوال مختلفة حسب السمك والنسبة بين الطول والعرض. ولقد أجريت اختبارات التحطيم على العينات وذلك بتسليط قوة الضغط محوريا على كل عينة بواسطة آلة ضغط نوع 4507Instron إلى أن تتحطم كليا. تم تصوير مراحل التحطيم فتغرافيا لكل عينة وسجلت نتائج الاختبارات أليا بواسطة جهاز الحاسوب وتم إظهارها على هيئة مخططات بين القوة المسلطة والإزاحة. كما أجريت اختبارات إجهادات الشد على عينات أعدت من الأنابيب لتحديد الخواص الميكانيكية لها مثل إجهادات الخضوع ومعامل المرونة ومعامل بواسون وتم إجراء الدراسة النظرية لعملية تشكل الأنابيب باستخدام نظريات التحطم الميكانيكي حيث استنتجت معادلات حساب الأحمال والطاقة الممتصة، كما تم تحديد أنماط وأساليب تحطم الأنابيب عن طريق إجراء الفحص العيني للعينات. ومن خلال النتائج المتحصل عليها وجد أن مخططات الحمل المسلط والإزاحة متشابهة لكل العينات وأن الطاقة الممتصة بواسطة الأنابيب المصنوعة من الألياف الزجاجية أقل من الطاقة الممتصة بالأنابيب المصنوعة من ألياف الكفلر. كما حددت أساليب التحطم بنوعين هما أسلوب تحطم منتظم وأسلوب تحطم غير منتظم ووجد توافق ُمرضي بين القيم النظرية والعملية للحمل المتوسط والطاقة الممتصة.
ABSTRACT
This paper presents an experimental and theoretical study on the energy absorption characteristic of thin–walled glass woven roving reinforced polyester (GRP 0o /90o and ±45o) square tubes and Kevlar woven roving reinforced polyester (KRP 0o/90o) tubes under quasi- static axial crushing load. Eight square tubes with dimensions of (100 × 100 × 1000) mm were manufactured using hand lay-up method and specimens were cut and fabricated from these tubes according to L/W ratio. All the tubes were tested using the Instron 4507 Testing Machine with maximum load cell of 200 kN. Load-displacement curves were obtained during the tests of specimens. In addition a description of the deformation processes of the tubes was discussed. It was concluded that a considerable energy was dissipated during the crushing of the tubes. Regular, mixed and irregular fracture modes were observed. Loads carrying capacity of GRP tubes were found to be similar to those of KRP tubes while the mean load carrying capacity and energy absorption were lower in the case of GRP tubes.
