異形薄壁結構的耐撞性研究及其優(yōu)化設計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、由于金屬薄壁結構良好的吸能特性、顯著的輕量化效應及較低的制造成本,其作為緩沖能量吸收裝置被廣泛地運用于汽車及飛機的前端結構,以達到保護乘客的目的。廣大學者已經(jīng)對圓形、方形、六邊形等傳統(tǒng)金屬薄壁結構開展了大量的研究工作,為了進一步探究和提高金屬薄壁結構的耐撞性,本文主要針對異形金屬薄壁結構開展了一系列的研究,以直圓管為基礎,對其徑向和軸向進行函數(shù)變換,主要以下兩方面的工作:
  (1)本文利用傅里葉函數(shù)展開圓管的橫截面形狀提出了一種

2、新型的薄壁管狀結構:傅里葉異形薄壁結構,并對其進行了準靜態(tài)下的壓縮實驗,通過實驗分析了其變形特點及吸能特性。進一步地,構建了傅里葉異形薄壁結構的有限元模型,主要包括材料及加載設置,網(wǎng)格劃分及接觸處理,將實驗結果和有限元數(shù)值仿真結果進行對比,驗證了所構建的有限元模型的有效性。然后,基于有效的有限元模型,分析了橫截面形狀、橫截面周長及管壁厚度對該類結構變形模式及吸能特性的影響。結果表明:傅里葉異形薄壁結構的變形模式極大地受到橫截面形狀、橫截

3、面周長及管壁厚度的影響,同時傅里葉異形薄壁結構具有巨大的吸能潛力。最后,采用離散優(yōu)化的方法對傅里葉異形薄壁結構進行了優(yōu)化設計,獲得其最優(yōu)的設計參數(shù)。
  (2)本文利用正弦式三角函數(shù)控制圓管軸向形狀的變化,提出了另一種新型的薄壁管狀結構:正弦式波紋薄壁結構,并構建了正弦式波紋管的有限元模型,利用圓管的準靜態(tài)壓縮實驗對其進行了模型驗證。然后,基于有效的有限元模型,分析了波長與振幅對變形模式及吸能特性的影響,同時引入了載荷波動度的概念

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