摘要：有效的触发机制能诱导并改善复合材料吸能结构的轴向渐进压溃行为,但仍无法解决汽车吸能结构在斜向冲击载荷下的失稳问题。为了提出新的设计来改善失稳行为,对复合材料吸能圆管在半圆凹槽触发机制下的斜向压溃行为和失效机制进行研究。建立引入半圆凹槽触发机制的圆管有限元模型,采用界面和层内非线性损伤演化模型来模拟其真实的压溃失效模式。通过对比模拟和实验对应的轴向压溃载荷、吸能和失效模式来验证圆管的准静态压溃模型。进而,预测斜向压溃角度(10°~50°)对圆管在半圆凹槽触发机制下压溃行为的影响,并详细揭示其轴向和斜向压溃失效机制及其区别。结果表明,压溃载荷、吸能及失效面积随角度增大而明显减小,不稳定的压溃过程使材料失效耗能不充分。圆管在轴向压溃下表现为渐进破坏,而在斜向压溃下以“渐进破坏”向“失稳破坏”过渡为特征,导致斜向压溃载荷与吸能曲线均存在一个过渡。本研究加深了对圆管在外部触发机制下斜向压溃失效机制的理解,为改善斜向压溃失稳行为提供了一定的设计依据。

摘要：研究了含黏弹性夹芯的功能梯度石墨烯增强复合材料(functionally graded graphene reinforced composite,FG-GRC)后屈曲梁在低速跌落冲击下的跳跃振荡行为.采用修正Halpin-Tsai细观模型预测FG-GRC的材料宏观属性.使用赫兹点接触模型确定冲击器和梁之间的接触力.提出了考虑轴向预应力的复合材料层本构关系和阻尼层的Kelvin型黏弹性本构.通过一种广义高阶剪切变形锯齿梁模型建立夹芯梁的非线性位移场.基于Hamilton能量变分原理,推导了动力学控制方程组.通过两步分析,首先获得弹性后屈曲平衡路径作为冲击问题的初始状态.随后,结合四阶龙格库塔法,拓展了两步摄动−伽辽金法计算接触力的时程曲线以及后屈曲梁的位移时程曲线.研究了后屈曲梁在单次和两次撞击下双稳态大幅振荡过程的动力学特征.讨论了轴向载荷、冲击速度、黏弹性阻尼特性、冲击器材料等因素对于碰撞接触力以及后屈曲梁动力响应的影响规律.结果表明,接触力仅对冲击速度较为敏感,一定的结构碰撞参数设计可以在接触力变化不大的情况下,使得后屈曲梁由单势能阱运动转变为双阱大幅振荡.

摘要：基于自然界微观生物结构的启发,设计了1种新型仿生负泊松比拉胀内凹蜂窝(ARH),并对其耐撞性能进行数值模拟。结合竹子的梯度结构和椰子树的同心胞结构,提出了2种单向梯度和2种双向梯度同心ARH结构。梯度同心结构设计方法不仅可诱导结构渐进的冲击行为,而且因其较低的等效壁厚可改善其比吸能能力。与传统ARH结构相比,对仿生ARH结构的平台应力和吸能特性进行研究,并分析耦合压溃变形模式、收缩变形机理和负泊松比效应等来揭示结构的增强机理。结果表明:预测的耐撞响应和压溃变形模式与参考结果相似;相对传统的ARH,梯度同心ARH有更高的平台应力和比吸能,且平台应力的上升和压溃变形模式均呈梯度变化;梯度方向对压溃变形模式和各层变形顺序影响较大;双向梯度同心ARH比单向梯度同心ARH因耦合变形具有更高的吸能能力;同心胞数对蜂窝各层的收缩变形有较大影响。

摘要：基于地质矿物启发可将地球上自然存在的材料结构和生物功能作为灵感来源去观察、设计、制造和应用,能为研究者提供原始创新思路与迭代优化方法,促进高性能、高持久、高附加值的绿色低碳生态产品研发,不仅提升人们的美好生活水平,同时保护地球的宜居环境。本文首次提出地质启发的先进制造理念(Geo-inspired Advanced Manufacturing),基于生物地质矿物材料与结构分析,利用增材制造成形技术探索可穿戴结构创新设计及其产品研发应用。本研究以玻璃海绵为地质矿物结构启发对象,分析其矿物材料组成、结构以及性能,依此为原始创新思路来设计并优化仿生玻璃海绵孔状晶格结构,基于高性能钛合金增材制造技术,加工成形高强度、耐疲劳、轻质可穿戴结构;并进一步以手部穿戴健康时尚产品的需求与特点,提出基于增材制造技术的地质矿物启发产品设计制造方法,探究了玻璃海绵结构在手指和腕掌关节固定产品的设计创新与研发方向。最后,对基于地质矿物启发的可穿戴结构创新设计与增材制造研究方向进行了分析与展望,探讨了多功能高性能手部穿戴产品研发与可制造性,以及利用宝石材料与首饰创作提升产品时尚与装饰价值的可行性。

摘要：结合能量转换理论对多步弯曲成形的卷圆件进行设计,应用ABAQUS软件对其进行有限元数值模拟研究。以射频(RF)连接器中的端子件为例,应力能量特征变化曲线,分析每步成形后的尺寸及回弹,并对整形工序作研究,以控制合口间隙。指导精密级进模设计,提高端子件成形精度。

摘要：结合能量转换理论对多步弯曲成形的卷圆壳件进行设计,应用ABAQUS软件对其进行有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)研究。以射频连接器中的卷圆壳件为例,应用能量特征变化曲线,分析每步成形后的合口间隙尺寸及回弹,并对整形工序的整形高度作研究,以控制合口间隙。对指导精密级进模设计,提高卷圆壳件成形精度有一定的参考价值。