【摘要】：輕質(zhì)、安全是防撞吸能結(jié)構(gòu)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域中兩個首要目標(biāo),如何在低的壓潰初始峰值條件下實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)高吸能能力對于吸能結(jié)構(gòu)至關(guān)重要。本文提出了一種新型防撞吸能復(fù)合結(jié)構(gòu)—金屬繩鉤織燒結(jié)網(wǎng)管(C)與6063薄壁管(T)層狀復(fù)合結(jié)構(gòu),研究其在靜、動態(tài)載荷條件下的軸向壓潰行為及吸能特性。本文以繩徑0.5mm的7*7結(jié)構(gòu)多股超細(xì)軟304不銹鋼絲繩為基材通過同向短針環(huán)形鉤織的方法制備鉤織柔性網(wǎng)管,再經(jīng)1330℃真空固相燒結(jié)獲得具有一定剛性的鉤織燒結(jié)網(wǎng)管。該鉤織燒結(jié)網(wǎng)管具有多種形式的燒結(jié)頸、孔隙結(jié)構(gòu)呈均勻規(guī)則排列等特點(diǎn)。通過準(zhǔn)靜態(tài)軸向壓縮和落錘沖擊實(shí)驗(yàn)研究了鉤織燒結(jié)網(wǎng)管軸向壓潰行為和吸能特性。研究表明鉤織燒結(jié)網(wǎng)管具有較長的吸能平臺,平臺長度達(dá)結(jié)構(gòu)總長度的70%以上,載荷效率高,超過66%,具有優(yōu)良的吸能特性,但由于其載荷能力較弱,不適宜作為獨(dú)立構(gòu)件進(jìn)行吸能應(yīng)用,是優(yōu)良的吸能結(jié)構(gòu)組件。通過準(zhǔn)靜態(tài)軸向壓縮和落錘沖擊實(shí)驗(yàn)對6063鋁合金薄壁管的軸向壓潰行為和吸能特性進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)表明6063鋁合金薄壁管的載荷呈鋸齒形波動,承載能力較好,具有一定的吸能能力,但結(jié)構(gòu)的載荷效率遠(yuǎn)不及鉤織燒結(jié)網(wǎng)管,與鉤織燒結(jié)網(wǎng)管相比降低24%。因此為充分發(fā)揮兩者的吸能優(yōu)勢,本文提出了將鉤織燒結(jié)網(wǎng)管與6063鋁合金薄壁管復(fù)合形成更具綜合優(yōu)良吸能特性的復(fù)合結(jié)構(gòu)。鉤織燒結(jié)網(wǎng)管與6063鋁合金薄壁管通過過盈套合形成4種不同復(fù)合形式的層狀復(fù)合結(jié)構(gòu),即外復(fù)合管(TC)、內(nèi)復(fù)合管(CT)、夾薄壁復(fù)合管(CTC)與夾網(wǎng)芯復(fù)合管(TCT)。比較復(fù)合結(jié)構(gòu)、鉤織燒結(jié)網(wǎng)管和6063鋁合金薄壁管軸向吸能特性,研究網(wǎng)管與薄壁管相互作用下復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸能及復(fù)合方式對復(fù)合管吸能、變形模式的影響。研究表明,四種復(fù)合管都在一定程度提高了結(jié)構(gòu)的有效吸能量、承載能力、載荷效率。在準(zhǔn)靜態(tài)軸向壓縮下,四種復(fù)合結(jié)構(gòu)的吸能量提高了8.7%-58.8%,承載能力提高了19.3%-73.3%,載荷效率提高了10.51%-23.96%,其中有效吸能量、結(jié)構(gòu)承載力增量最大是TCT結(jié)構(gòu),載荷效率增量最大的是CTC結(jié)構(gòu)。四種復(fù)合結(jié)構(gòu)中存在較強(qiáng)的相互作用效應(yīng)。復(fù)合結(jié)構(gòu)的有效吸能量大于相應(yīng)組成單管的吸能量之和,在準(zhǔn)靜態(tài)軸向壓縮下,四種復(fù)合結(jié)構(gòu)的有效吸能量比相應(yīng)組成單管吸能之和增加了6.85%-12.04%,其中CTC結(jié)構(gòu)的相互作用效應(yīng)最顯著。通過落錘沖擊實(shí)驗(yàn)研究了鉤織燒結(jié)網(wǎng)管、鋁合金薄壁管和四種復(fù)合結(jié)構(gòu)的軸向沖擊吸能特性,研究表明復(fù)合形式會顯著影響結(jié)構(gòu)的變形模式和吸能能力。四種復(fù)合結(jié)構(gòu)中TCT結(jié)構(gòu)的承載能力和能量吸收量最大,CTC結(jié)構(gòu)的載荷效率最高,而且CTC結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的承載能力增強(qiáng)、結(jié)構(gòu)的有效吸能增加、初始沖擊峰值力降低三者有效融合作用,具有優(yōu)良的吸能效果。本文還討論了沖擊速度對結(jié)構(gòu)變形模式、吸能特性的影響,結(jié)果表明CTC、TCT結(jié)構(gòu)的載荷效率隨著沖擊速度的增加而增加,載荷效率越高,吸能效果越好,防撞性能越好,充分體現(xiàn)了這兩種復(fù)合結(jié)構(gòu)在沖擊防撞領(lǐng)域的優(yōu)越性。經(jīng)過上述靜動態(tài)實(shí)驗(yàn)研究,鉤織燒結(jié)網(wǎng)管可以實(shí)現(xiàn)低壓潰峰值狀態(tài)下增強(qiáng)6063鋁合金管吸能,這種層狀復(fù)合管可為防撞領(lǐng)域的吸能結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供一種新方案。
【圖文】：

a） b）圖 1-1 能量吸收結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，a）車身結(jié)構(gòu)，b）防護(hù)欄系統(tǒng)Fig.1-1 Application of energy absorption structure, a) body structure, b) guardrail system能量吸收結(jié)構(gòu)還可運(yùn)用于高速公路的安全防護(hù)，尤其在交叉口和急轉(zhuǎn)彎等事發(fā)的 交通黑點(diǎn) 安裝特殊設(shè)計的能量吸收裝置對減小事故危險具有重要意義。用的防護(hù)欄系統(tǒng)為波形梁防護(hù)系統(tǒng)如圖 1-1b）所示，當(dāng)車輛與之發(fā)生碰撞時，護(hù)系統(tǒng)能能通過波形梁的變形和立柱的變形耗散碰撞的動能。早期的波形梁護(hù)于存在未經(jīng)加工的鈍頭，在發(fā)生交通事故時容易使車輛的乘客室被刺穿。后來學(xué)者對這方面做了優(yōu)化研究。Bank[3]、Ando[4]等人都進(jìn)行了許多關(guān)于防護(hù)欄系能的研究，Hui[5]等人通過縮小尺寸模型分別研究了系統(tǒng)中波形梁和立柱之間的分配，開發(fā)了一種簡單的質(zhì)量彈簧模型評估 W 形防護(hù)欄系統(tǒng)的沖擊載荷動態(tài)。能量吸收結(jié)構(gòu)應(yīng)用于工業(yè)事故的防護(hù)，比如在采礦、建筑、農(nóng)業(yè)機(jī)械等行

廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文理（側(cè)壁打孔[34]、開槽[35]、折仿生結(jié)構(gòu)[37, 38]）等開展大量防撞實(shí)驗(yàn)研究中引入有限元將主要從上述幾個方面簡要如圖 1-2 所示的圓管-錐管結(jié)模式的影響，研究表明該組
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2657547