【摘要】：蜂窩因力學性能優(yōu)秀,常被用作車輛吸能裝置的吸能元件,但傳統(tǒng)的二維蜂窩具有成型工藝復雜、邊界效應明顯、存在二次加工、外形通常為矩形塊狀難以適應圓柱形安裝空間等缺點。本文提出一種新型蜂窩結(jié)構——圓柱型蜂窩,并針對圓柱型蜂窩的結(jié)構特點,對其成型工藝、吸能特性、結(jié)構優(yōu)化及應用進行研究,為圓柱型蜂窩的應用提供一定的理論基礎和實驗依據(jù)。工作如下:(1)分析圓柱型蜂窩的結(jié)構特點,制定圓柱型蜂窩的成型工藝,推導圓柱型蜂窩的相對密度,定義圓柱型蜂窩力學性能的四個評價參數(shù):初始峰值力、壓縮比、平均壓縮力和比吸能。(2)對圓柱型蜂窩的軸向準靜態(tài)壓縮和沖擊載荷下的吸能特性進行仿真分析。首先,對圓柱型蜂窩進行準靜態(tài)壓縮仿真分析,結(jié)果表明其壓縮力-位移曲線分為彈性變形階段、穩(wěn)定壓縮階段和壓實階段;其次,采用單一變量法對波紋片邊長a、波紋片厚度t1和平片厚度t2三個影響參數(shù)進行多組仿真分析,得出隨著a減小、t1增大,吸能性能顯著增強,t2變化對其吸能特性影響不顯著,在t1和t2增加量相同時,前者強度增加量約為后者的8倍;然后利用MATLAB對準靜態(tài)壓縮強度進行數(shù)值擬合,得出經(jīng)驗公式,建立響應面函數(shù);最后,對圓柱型蜂窩的軸向沖擊載荷進行仿真分析,獲得其吸能特性,并與準靜態(tài)壓縮載荷下的吸能特性進行比較,發(fā)現(xiàn)動態(tài)沖擊強度較準靜態(tài)壓縮強度高,隨著沖擊速度的增加而增大,且波動性相較靜壓大。(3)對圓柱型蜂窩進行準靜態(tài)壓縮和落錘沖擊實驗。首先,通過準靜態(tài)壓縮實驗,驗證仿真和理論模型的正確性;其次,對規(guī)格相同的圓柱型蜂窩和二維蜂窩進行準靜態(tài)壓縮對比實驗,得到圓柱型蜂窩強度高出二維蜂窩約15%;最后,通過對圓柱型蜂窩進行落錘沖擊實驗,驗證動態(tài)沖擊仿真模型的正確性。(4)以圓柱型蜂窩為吸能元件,進行車輛防爬吸能器設計,并進行相應的理論和實驗研究。首先,對以圓柱型蜂窩為吸能元件的防爬吸能器進行設計;其次,通過對防爬吸能器的垂向加載和準靜態(tài)壓縮仿真分析,進行理論可行性驗證;最后,制作實驗樣件,并進行垂向加載、準靜態(tài)壓縮及動態(tài)沖擊實驗,驗證了防爬吸能器滿足設計要求,為圓柱型蜂窩實際應用提供理論和實驗依據(jù)。
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U467.14
【圖文】：

國內(nèi)外車輛嚴重事故圖

薄壁金屬管吸能元件及其壓縮圖

點陣片吸能元件結(jié)構圖

【參考文獻】

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本文編號：2783829