薄壁多胞結(jié)構(gòu)耐撞性研究.pdf

1、金屬薄壁吸能結(jié)構(gòu)具有良好的吸能效果，因而被廣泛用作汽車的吸能部件。設(shè)計(jì)出具有良好耐撞性能、輕質(zhì)高效的金屬薄壁吸能結(jié)構(gòu)，對(duì)于提高汽車被動(dòng)安全水平、節(jié)約能源等方面具有重要意義。本文研究工作圍繞提高金屬薄壁吸能結(jié)構(gòu)的耐撞性能展開。為了改善薄壁吸能結(jié)構(gòu)的耐撞性能，本文提出了4類新型吸能結(jié)構(gòu)，并對(duì)其耐撞性能進(jìn)行了深入研究。
　　首先，為了推導(dǎo)新型吸能結(jié)構(gòu)在軸向壓潰下的平均載荷理論公式，同時(shí)利用有限元仿真方法對(duì)新型吸能結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐撞性研究，本文

2、重點(diǎn)介紹了超折疊單元理論與簡化超折疊單元理論，并簡述了顯式非線性有限元理論的相關(guān)理論。
　　然后，本文基于簡化超折疊單元理論，推導(dǎo)了新型吸能結(jié)構(gòu)在軸向壓潰下的平均載荷理論公式。為了改善薄壁吸能結(jié)構(gòu)的耐撞性能，本文提出一種新型吸能結(jié)構(gòu):雙六邊形多胞管。根據(jù)簡化超折疊單元理論，將4類雙六邊形多胞管的截面劃分為三種基本角單元:2-型角單元、3-型角單元、T-型角單元，分別介紹了每類角單元的能量耗散表達(dá)式。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了4類雙六邊形多

3、胞管在準(zhǔn)靜態(tài)軸向壓潰下的平均載荷理論公式?？紤]到結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)效應(yīng)對(duì)動(dòng)態(tài)平均載荷的影響，推導(dǎo)了4類雙六邊形多胞管在動(dòng)態(tài)軸向壓潰下的平均載荷理論公式。
　　其次，本文基于有限元仿真方法研究多胞管的耐撞性能，同時(shí)利用仿真結(jié)果對(duì)平均載荷理論公式進(jìn)行可靠性驗(yàn)證。采用全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對(duì)4類雙六邊形多胞管進(jìn)行了試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每類結(jié)構(gòu)選取16個(gè)試驗(yàn)樣本點(diǎn)，并分別建立有限元模型，共對(duì)64個(gè)模型進(jìn)行軸向動(dòng)態(tài)壓潰仿真計(jì)算。將仿真得到的平均載荷與采用本文理論公

4、式計(jì)算求得的理論預(yù)測值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了雙六邊形多胞管的平均載荷理論公式的準(zhǔn)確性。通過對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明:Type-2多胞管具有最高的比吸能和載荷效率，因而具有最優(yōu)的耐撞性能。
　　最后，本文對(duì)Type-2型雙六邊形多胞管的工程應(yīng)用進(jìn)行了探究。由于Type-2型雙六邊形多胞管具備優(yōu)良的耐撞性能，本文提出了一種新型吸能盒:Type-2吸能盒。將原吸能盒與Type-2吸能盒分別應(yīng)用到某款車型的前保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)中，建立其有限元模