Prediction of the stress-strain diagram of circular tube material based on lateral compression tests

Abstract

In this article, some previous theoretical relations are investigated, experimentally. For this purpose, collapse behavior of brazen tubes with circular cross-section, when compressed between two rigid plates, is examined. One of the previous equations predicts the produced moment arm of circular tubes during the flattening process. Comparison of the experimental results with the theoretical predictions shows that the theoretical relation calculated the produced moment arm of thicker circular tubes with smaller diameters with good correlation. Two other equations predict elastic modulus and yield stress of tubes material, based on the experimental data of lateral compression test between two rigid plates. These relations employed to sketch the stress-strain diagrams of tube material, using experimental results. The investigations conclude that increasing of wall-thickness and diameter of tubes causes decrement of errors. Цікаво зазначити, що тонкостінні елементи, такі як пластини, каркаси та труби в автомобільних корпусах, фюзеляжах літаків і корпусах кораблів, характеризуються схожими співвідношеннями товщини і ширини. Ці корпусні деталі в основному піддаються стискаючим навантаженням під час удару, вони можуть зазнавати серйозних прогинів, які можуть перевищити товщину стінки на два порядки величини. Останнім часом досліджувалась значна кількість задач імпульсної інженерії, передусім по темі динамічної реакції корпусних деталей в зоні пластичності. Це сприяло кращому розумінню видів несправностей, а також моделей розсіювання енергії під час удару в таких деталях. Система поглинання енергії перетворює, повністю або частково, кінетичну енергію на іншу форму енергії. У цій роботі розглянуто систему поглинання енергії, при якій енергія розсіюється завдяки пластичній деформації металевих поглиначів енергії. Деякі попередні теоретичні обгрунтування досліджувались експериментально. З цією метою проаналізовано характер пошкоджень мідних труб з круглим поперечним перерізом при їх стисканні між двома твердими пластинами. Одне з попередніх рівнянь розраховує плече пари сил круглих труб під час процесу вирівнювання. Порівняння результатів експерименту з попередніми теоретичними розрахунками показує, що більш точно змогли теоретично розрахувати плече сили для круглих труб з більшою товщиною стінок і меншим діаметром. Два інші рівняння розраховують модуль пружності та межу текучості матеріалу труб на базі експериментальних даних досліду бокового стискання між двома твердими пластинами. Ці розрахунки застосовувалися для створення діаграм напружень матеріалу труб з використанням використовуючи результатів експерименту. Дослідження доводить, що збільшення товщини стінок та діаметру труб зменшує похибку.