摘要：折叠式夹层板作为轻型结构在舰船中应用前景广阔,而夹芯层结构为决定夹层板力学性能的关键因素。在总结现有折叠式夹层板类型基础上对其进行分类,整理出20种折叠式夹层板型式,进行结构概念设计;利用Abaqus数值仿真分析各种型式夹层板在横向压皱载荷下准静态压皱力学行为,获得各种夹层板压皱变形模式、压皱性能及吸能效率。对比分析表明,V-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ及U-Ⅰ五种夹层板结构的吸能效率、平均压皱强度较高,作为吸能结构较优;而U-Ⅳ、Circle Tube-Ⅰ、U-Ⅱ三种夹层板结构在一定条件下可作为吸能结构。

摘要：为提高薄壁管结构的耐撞性和吸能性,基于雀尾螳螂虾螯结构,结合结构仿生学原理设计出具有仿生晶胞单元薄壁管,利用有限元法模拟了仿生薄壁管碰撞吸能特性,采用响应面法进行薄壁管结构优化.结果表明,仿生薄壁管的比吸能较普通薄壁管的分别提高了11.1%(轴向)和24.6%(径向),优化得到仿生薄壁管轴向和径向吸能特性最优的结构尺寸,比吸能分别为27.0 kJ/kg(轴向)和10.8 kJ/kg(径向),该薄壁管仿生设计和响应面优化方法为吸能元件的轻量化设计提供了新思路.

摘要：为提高防冲支架液压立柱的抗冲击性能,设计了一种能够与液压立柱结合使用的直纹管外翻式吸能构件,给出了评价吸能构件吸能特性的指标。采用能量法对直纹管外翻变形的阻力进行了理论推导,得到直纹管稳定翻管变形阻力计算公式。采用数值仿真方法对吸能构件的翻管变化过程、全程阻力变化趋势及能量吸收情况进行了研究,结果表明:翻管变形过程、阻力变化趋势与能量吸收情况相对应,稳定翻管变形时阻力恒定不变,能量线性增加。针对直纹管吸能构件进入稳定翻管变形阶段需要一定压缩距离的问题,提出了改进方法,改进后的吸能构件具有恒阻特性,推导的理论计算公式与仿真得到的稳定翻管变形阻力较好吻合,改变壁厚是得到所需变形阻力的一种有效办法。直纹管外翻式吸能构件具有稳定可重复的翻管变形模式,是较为理想的吸能构件。根据仿真结果对理论公式进行了误差分析与修正,修正后的理论公式对直纹管外翻式吸能构件设计具有指导意义。

摘要：在多面体夹芯结构设计过程中,现有的研究中较少考虑体胞的形状和尺寸的演变过程,从而忽略了体胞的形状、尺寸参数的变化对结构碰撞吸能特性影响趋势的分析。基于折纸几何学的思想,提出一种能够变换出正棱锥和正棱台体胞结构的正则多面体体胞演变机理。引入相似比和裁剪比对体胞的形状和尺寸分开或同时讨论,得到能适应不同场合的体胞结构。定义体胞的阵列排布方式,得到上下嵌套的正则多面体夹芯结构。建立正则多面体夹芯结构碰撞模型,用有限元仿真分析冲击角度和形状、尺寸的变换参数对正则多面体夹芯结构碰撞吸能特性的影响,得到不同参数下,正则多面体夹芯结构的吸能特性的影响曲线图,为设计正则多面体夹芯结构提供参考。

摘要：基于正八边形多胞薄壁管相比其他截面形状薄壁管具有结构紧凑、比吸能高等特点,采用有限元软件Abaqus研究了其在准静态轴向压缩下的吸能特性,分析了不同截面形状和结构参数对吸能特性的影响.根据吸能特性指标,运用非支配遗传算法对正八边形多胞管边对边(S2S)结构进行了优化.结果表明,正八边形多胞管的边对边布置形式的吸能效果优于角对角布置形式,其S2S结构吸能特性最优.结构参数对其吸能特性影响明显,经优化后的S2S结构比吸能提高了33.11%,最大压溃力降低了3.78%,具有较好的吸能特性.

摘要：为提高泡沫铝填充薄壁金属圆管的吸能特性并进行高效率结构设计,基于均匀拉丁超立方试验设计方法和径向基函数神经网络,构建轴向冲击下泡沫铝填充铝管吸能特性的近似模型,并将近似模型嵌入遗传算法中实现构件的结构优化。研究结果表明:基于径向基函数神经网络构建的近似模型的拟合优度大于0.99、均方根误差小于0.08,且近似模型的计算耗时仅为数值计算的0.56%;近似模型在保证较高精度的同时可大幅提高计算效率;对泡沫铝填充铝管的结构优化发现,通过增大圆管半径和壁厚、减小高度可使泡沫铝填充铝管的平均压缩力最大化,反之,可使泡沫铝填充铝管的峰值压缩力最小化;基于遗传算法的多目标优化显著提高了泡沫铝填充铝管的吸能特性;该研究成果可为泡沫铝填充薄壁金属圆管的快速设计和优化提供参考。

摘要：基于胀管和泡沫铝的缓冲吸能特性,以能量吸收值为设计目标,提出了一种新型二级缓冲吸能装置设计方法,并通过准静态压缩试验和落锤冲击试验验证了该方法的有效性。试验结果表明:该二级装置可实现预期的多级梯度应力平台。建立了二级缓冲吸能装置的有限元模型,通过仿真分析其在不同冲击工况下的动态响应和能量变化特征,该装置泡沫铝和胀管部分吸能占比可达80%,且更换主要耗能部分后其余构件可实现重复使用,并针对其失效模式提出优化方法,有效增加耗能材料的利用率和装置的整体稳定性。

摘要：为揭示泡沫铝填充复合材料的力学行为,本文以泡沫铝填充钢/铝复合管(Al-Foam filled clad tube,简称AlFFCT)为研究对象,采用多孔泡沫材料Crushable-foam本构模型,在ABAQUS平台上模拟分析了泡沫铝孔隙率、高径比、径厚比、界面结合状态和复合管层厚比等材料和结构参数对AI-FFTC吸能特性的影响。结果表明:泡沫铝孔隙率低于90%时,Al-FFCT的冲击屈曲模态均为轴对称变形,与结构参数无关;泡沫铝与复合管以及复合管组元间界面结合状态和层厚比对结构变形协调性和整体的抗冲击能力具有显著影响,可通过上述多个结构参数的组合匹配,实现综合吸能特性的柔性定制,比传统的泡沫铝填充管具有更大的设计空间,为汽车保险杠、吸能盒等缓冲结构设计提供了新的轻量化材料。

摘要：柔性减震技术在隧道等地下工程结构震害控制中的应用已被广泛认可,为了能够进一步推动柔性减震技术的全面发展和应用,基于黏弹性阻尼理论在桥梁建筑抗震领域中应用的认识,提出一种拟应用于地下隧道工程抗震领域的黏弹性阻尼减震层结构。通过改进分离式Hopkinson(SHPB)试验系统对不同的岩石–阻尼层–混凝土组合试件进行冲击试验,以此来分析黏弹性阻尼减震层的吸能特性。对比探讨了橡胶、硅胶不同阻尼层材料及蜂窝状、波纹状、圆柱状阻尼层结构在冲击试验中的吸能规律及其吸能效果;同时在相同阻尼层材料及其结构形状条件下,对比分析了不同厚度阻尼层的吸能规律,探讨了黏弹性阻尼减震层中阻尼层的最佳厚度;研究结果表明:与对照组(岩石–混凝土组合试件)相比,不同阻尼层的阻尼减震层结构吸收的入射能均提高了10%以上,表明该结构优越的吸能特性,同时高阻尼的橡胶比硅胶作为阻尼层材料具有更好地吸能效果;在3种不同形状的阻尼层中,蜂窝状阻尼层结构具有更好的吸能效果;对比分析不同厚度阻尼层结构的吸能效果时发现效果最佳的阻尼层厚度为20 mm;研究成果将为隧道地下工程抗震结构设计提供理论和数据支撑。

摘要：基于准静态实验与台车动态撞击实验,对不同规格铝蜂窝试件开展吸能能力特性评估;分析准静态与动态冲击条件下,各铝蜂窝的平台强度、比载荷、质量比吸能、体积比吸能与厚跨比的相关性,研究吸能特性与孔格疏密程度、蜂窝表观密度的关系。研究结果表明:该类蜂窝低速冲击较准静态压缩吸能能力提升约1.33倍;平台强度、比载荷、质量比吸能、体积比吸能均随厚跨比的增大呈幂次增大,幂次分别约为1.53,0.67,0.67,1.48;吸能能力随厚跨比的增大而提升,体积比吸能的增加较质量比吸能的增加更明显;所绘的蜂窝能量吸收图表征了实时平台应力与单位体积吸收能量的对应关系;曲线肩点反映了不同厚跨比蜂窝的最优吸能设计点,由系列蜂窝的肩点包迹线性方程表达式可反演设计出满足工程能量需求的蜂窝产品。