防冲支架立柱多胞薄壁吸能构件能量吸收性能

作     者：田立勇 周禹鹏 孙业新 于宁 TIAN Liyong;ZHOU Yupeng;SUN Yexin;YU Ning

作者机构：辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 

基　　金：国家自然科学基金面上资助项目(52174143 51874157) 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2023年第48卷第5期

页      码：2224-2235页

摘      要：为提高防冲支架能量吸收性能以应对煤炭资源深部开采趋势下的冲击地压频发问题,提出了一种具有圆形与多边形混合截面的多胞薄壁吸能构件应用于防冲支架立柱。基于简化超折叠单元(Simplified Super Folding Element,SSFE)理论剖析了不同截面形状和肋板布局的多胞薄壁吸能构件能量耗散途径,构建了轴向压溃条件下吸能构件的能量吸收平衡方程,并推导出了等厚度和非等厚度2种吸能构件平均支反力预测公式;通过轴向压溃仿真获得了各类型多胞薄壁吸能构件吸能量曲线、支反力曲线以及屈曲变形形态,发现圆形与八边形混合截面、边延伸肋板布局的多胞薄壁吸能构件(P8-2类型)具备相对吸能优势,深入考察了内嵌管截面尺寸、薄壁管壁厚和肋板厚度对其吸能效果的影响规律,即:3种结构参数对弯曲褶皱形态和塑性铰数量影响显著,对吸能特性参数有着不同且非简单单向变化的影响趋势,同时验证了基于SSFE理论的平均支反力理论模型具有较高预测精度;依托均匀试验数据,拟合出了吸能特性参数关于构件结构参数的回归方程,并利用NSGA-II遗传算法进行优化求解,最终确定多胞薄壁吸能构件内嵌管截面尺寸为122 mm,薄壁管壁厚度为2.6 mm,肋板厚度为2.7 mm;进一步通过轴向压溃仿真验证与对比分析,结果表明:经结构参数优化后的多胞薄壁吸能构件具备更好的能量吸收效果且支反力波动较小,可使让位防冲过程更加可靠,能够为防冲吸能构件设计提供有益参考。

主 题 词：防冲支架 多胞薄壁吸能构件 能量吸收 均匀试验 

学科分类：0710[理学-生物科学类] 081901[081901] 0819[工学-海洋工程类] 08[工学] 0807[工学-电子信息类] 0818[工学-交通运输类] 

核心收录：

D　O　I：10.13225/j.cnki.jccs.2022.0903

馆 藏 号：203122402...