薄壁多細(xì)胞管結(jié)構(gòu)的耐撞性研究及其優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、目前，金屬薄壁管已被廣泛應(yīng)用于汽車、航空以及高速列車等交通工具的碰撞吸能耗散系統(tǒng)中。由于受軸向載荷沖擊的金屬薄壁管發(fā)生潰縮變形與汽車發(fā)生碰撞時前縱梁的吸能機理相似，因此，金屬薄壁管可以看成是前縱梁的簡化模型。近年來，薄壁多細(xì)胞管作為一種制造相對簡單、結(jié)構(gòu)質(zhì)量較輕的薄壁結(jié)構(gòu)，能夠表現(xiàn)出更為理想的吸能能力，因而多細(xì)胞管結(jié)構(gòu)作為吸能部件具有良好的工程應(yīng)用前景，受到了許多學(xué)者的廣泛關(guān)注。為了探究薄壁多細(xì)胞管在軸向壓潰下的變形模式及其耐撞性能，本

2、文主要開展了以下研究工作：
　　(1)本文設(shè)計出了五細(xì)胞管擠壓模具，同時對五細(xì)胞管進行了擠壓成型。并結(jié)合汽車碰撞安全性的評價法規(guī)，確定了簡化前縱梁模型—薄壁管結(jié)構(gòu)的耐撞性能的評價指標(biāo)，通過實驗分析薄壁五細(xì)胞管受軸向載荷作用的變形模式和吸能特性。
　　(2)對軸向準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)沖擊加載條件下的五細(xì)胞管進行了數(shù)值仿真模擬，通過實驗與數(shù)值仿真結(jié)果的對比，驗證了有限元模型的有效性和準(zhǔn)確性，從而建立了可靠、有效的有限元模型。基于有效的有

3、限元模型，在結(jié)構(gòu)等質(zhì)量的條件下，將多細(xì)胞管演化成不同數(shù)目的胞元管，對比分析了這些不同胞元數(shù)目胞元管的耐撞性。通過對不同細(xì)胞數(shù)目薄壁管的耐撞性對比分析，對多細(xì)胞管具有較高吸能特性的機理進行進一步探究。
　　(3)為了探究五細(xì)胞管結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)對其耐撞性能的影響，分析了五細(xì)胞管結(jié)構(gòu)的管壁厚度、細(xì)胞大小和細(xì)胞連接位置對結(jié)構(gòu)耐撞性的影響。研究結(jié)果表明，管壁厚度、細(xì)胞大小和細(xì)胞連接位置對結(jié)構(gòu)耐撞性有較大影響，合理的考慮各個因素能夠有效提升結(jié)