Validation of numerical models of metallic foams from the aspect of energy absorption

The main objective of the paper is to assess the energy absorbing capabilities of metallic foams. The results of experimental investigation of energy absorbing capabilities for three metallic foams under kinematic loading are presented. The tests were conducted on the INSTRON Dynamic Testing System. The numerical computations were carried out using the LS DYNA code. For metallic foam modelling, MAT_26 (MAT_HONEYCOMB) was used; it is normally used for "honeycombs" and anisotropic foams modelling. For numerical calculations, two types of numeric elements were used: SOLIDE and Plate types. SOLID type elements were used for foam modelling, and Schell types -for charge definition. A numeric diagram is presented on drawing 10. As in the case of real tested elements, the foam element was charged by a plate of velocity of 5 m/s. The metallic foam was checked in Mechanics and Applied Informatics Faculty of Military University of Technology. Tests were made on INSTRON resistance machine. The charge was made using cinematic input function. Presented results are preliminary one, the experiment was made in order to choose a foam material having the best energy absorption characteristics. The conclusion of preliminary estimation of obtained results is that the samples with the smallest pores have the most important energy absorption level. Nevertheless, the following stage of the works should be impact resistance tests: deceleration test in the aspect of security improvement.

Głównym celem pracy była ocena zdolności pochłaniania energii przez piany metaliczne. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki eksperymentalnych badań energochłonności trzech pian metalicznych obciążonych przemieszczeniem. Analizę numeryczna pianki metalicznej przeprowadzono w oprogramowaniu LS DYNA. Do modelowania piany metalicznej zastosowano MAT_26 (MAT_ HONEYCOMB) który jest używany głównie do modelowania "plastrów miodu" i pianek z właściwościami anizotropowymi. Do obliczeń numerycznych wykorzystano dwa rodzaje elementów numerycznych: typu SOLID i Plate. Elementy typu SOLID były wykorzystywane do modelowania pianki a typu Schell wykorzystywano do zdefiniowania obciążenia. Model numeryczny przedstawiono na rys. 10. Element piankowy został podobnie jak w przypadku badanych obiektów rzeczywistych obciążony płytą poruszającą się z prędkością 5 m/s. Pianę metaliczną przebadano w Katedrze Mechaniki i Informatyki Stosowanej WAT. Badania przeprowadzono na maszynie wytrzymałościowej INSTRON. Obciążenie realizowano przez wymuszenie kinematyczne. Przedstawione wyniki są wstępnymi, eksperyment został przeprowadzony w celu wybrania materiału piankowego o największej energochłonności. Na podstawie wstępnej oceny uzyskanych wyników można powiedzieć, że próbki z najmniejszymi porami posiadają największą energochłonność. Jednakże kolejnym etapem prac powinny być badania udarnościowe pomiaru opóźnień w aspekcie zwiększenia bezpieczeństwa.