本文關(guān)鍵詞：預(yù)折紋管的實(shí)驗(yàn)分析與理論研究

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【摘要】：金屬薄壁結(jié)構(gòu)為沖擊吸能領(lǐng)域中非常重要的研究對(duì)象,其具有高比強(qiáng)度、低成本、高吸能效率、機(jī)械加工簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。大量的研究結(jié)果表明,金屬薄壁結(jié)構(gòu)的吸能效果與結(jié)構(gòu)的變形模態(tài)有關(guān),而結(jié)構(gòu)的變形模態(tài)則主要由結(jié)構(gòu)的幾何構(gòu)型決定,這篇文章立足于研究一種通過(guò)改變其幾何構(gòu)型以改良其失效模式的新型預(yù)折紋管在低速?zèng)_擊作用下的吸能特性,這種預(yù)折紋管的設(shè)計(jì)理念在于通過(guò)在管壁上引入預(yù)制的折角,這種折角的引入,一方面可以降低初始載荷,另一方面可以增加有效塑性變形面積,從而達(dá)到吸能效率的提高。本文基于理論、數(shù)值和實(shí)驗(yàn)的方法,對(duì)這種預(yù)折紋管的能量吸收原理進(jìn)行研究。文章的主要工作分為以下幾個(gè)部分： 1.介紹預(yù)折紋管幾何模型,基于有限元軟件ABAQUS/EXPLICIT的數(shù)值分析驗(yàn)證了預(yù)折紋在低速?zèng)_擊載荷作用下可以引導(dǎo)預(yù)期的大變形模式,預(yù)折紋管的這種大變形模式相較于普通方管的對(duì)稱變形模式有更低峰值載荷和更高的平均載荷。通過(guò)低速落錘實(shí)驗(yàn)獲得了與有限元模擬結(jié)果相似的載荷-位移曲線和變形模式,驗(yàn)證了數(shù)值結(jié)果的可信性和預(yù)折紋方管的高效吸能特點(diǎn)。詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)第二章。 2.基于超折疊單元理論,推導(dǎo)出不同標(biāo)準(zhǔn)段數(shù)量和不同折紋大小的預(yù)折紋管在的準(zhǔn)靜態(tài)作用下能量吸收的公式,建立預(yù)折紋管的能量吸收性能指標(biāo)與幾何構(gòu)型參數(shù)的定量關(guān)系。詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)第三章。 3.以cowper-symonds本構(gòu)關(guān)系為基礎(chǔ),考慮動(dòng)態(tài)效應(yīng),并以預(yù)折紋管在實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際變形情況為基礎(chǔ)對(duì)wierzbicki針對(duì)超折疊單元推導(dǎo)出的應(yīng)變率公式進(jìn)行修正,推導(dǎo)出不同標(biāo)準(zhǔn)段數(shù)量和不同折紋大小的折紋管在沖擊載荷作用下的能量吸收的公式。另外,基于理論與數(shù)值對(duì)比結(jié)果對(duì)預(yù)折紋管在低速?zèng)_擊作用下的公式進(jìn)行修正,修正后的公式所得到的結(jié)果與數(shù)值結(jié)果吻合的較好,與實(shí)驗(yàn)的對(duì)比結(jié)果也非常接近,準(zhǔn)靜態(tài)條件下的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差為1.6%,沖擊載荷條件下的理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差為6.6%。詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)第四章。
【關(guān)鍵詞】：薄壁結(jié)構(gòu) 耐撞式設(shè)計(jì) 能量吸收 低速?zèng)_擊實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG306;TH136
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-29
• 1.1 薄壁結(jié)構(gòu)與能量吸收9-11
• 1.2 金屬薄壁結(jié)構(gòu)能量吸收研究現(xiàn)狀11-27
• 1.2.1 圓管和方管在軸向載荷作用下的靜態(tài)屈曲行為12-15
• 1.2.2 圓管和方管在軸向載荷作用下的靜態(tài)沖擊行為15-26
• 1.2.3 方管的動(dòng)態(tài)軸向沖擊26-27
• 1.2.4 預(yù)折紋管研究現(xiàn)狀27
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容27-29
• 2 預(yù)折紋管的數(shù)值分析與實(shí)驗(yàn)研究29-44
• 2.1 預(yù)折紋管模型介紹29-31
• 2.1.1 吸能效率評(píng)價(jià)指標(biāo)29
• 2.1.2 幾何模型及其設(shè)計(jì)原理29-31
• 2.2 數(shù)值模擬31-35
• 2.2.1 材料實(shí)驗(yàn)31-32
• 2.2.2 有限元模型的參數(shù)設(shè)置32-34
• 2.2.3 低速?zèng)_擊數(shù)值計(jì)算結(jié)果34-35
• 2.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證35-43
• 2.3.1 試件制作35-36
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)器材及加載條件36-39
• 2.3.3 準(zhǔn)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果39-40
• 2.3.4 低速?zèng)_擊實(shí)驗(yàn)結(jié)果40-42
• 2.3.5 誤差分析42-43
• 2.4 本章小結(jié)43-44
• 3 預(yù)折紋管準(zhǔn)靜態(tài)在軸壓下的能量理論公式推導(dǎo)44-55
• 3.1 超折疊單元簡(jiǎn)介44-45
• 3.2 預(yù)折紋管中超折疊單元各部分能量公式推導(dǎo)45-49
• 3.2.1 板繞塑性鉸線的彎曲吸能E_1的公式推導(dǎo)45-47
• 3.2.2 錐形面塑性鉸的移動(dòng)吸能E_2的公式推導(dǎo)47-49
• 3.2.3 材料在環(huán)形面移動(dòng)吸能E_3的公式推導(dǎo)49
• 3.3 總能量表達(dá)式推導(dǎo)49-52
• 3.3.1 長(zhǎng)度的極限彎矩M_0的推導(dǎo)49-51
• 3.3.2 塑性鉸線真實(shí)形狀下的平均半徑r51-52
• 3.4 理論結(jié)果分析52-54
• 3.4.1 理論結(jié)果與數(shù)值結(jié)果對(duì)比52-53
• 3.4.2 誤差分析53-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 4 預(yù)折紋管在沖擊載荷作用下的性能分析55-64
• 4.1 考慮應(yīng)變率效應(yīng)和有效沖擊距離的公式修正55-59
• 4.2 修正后的公式與數(shù)值對(duì)比結(jié)果以及誤差分析59-61
• 4.3 對(duì)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段的預(yù)折紋管進(jìn)行數(shù)值修正61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 5 結(jié)論與展望64-67
• 5.1 結(jié)論64-65
• 5.2 展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況69-70
• 致謝70-71

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