摘要：以传统方形截面吸能盒为研究对象,运用数值模拟方法系统地研究了吸能盒壁厚和V型诱导槽数目在低速碰撞下对其吸能特性的影响。研究结果表明:壁厚增加,吸能盒的吸能量增长率不及碰撞力峰值增长率,吸能特性下降。与无诱导槽的吸能盒相比,V型诱导槽的设置能有效降低初始碰撞力峰值,但其对吸能量影响不大;设置2个V型诱导槽的吸能特性下降,设置1个和3个V型诱导槽的吸能特性提高。

摘要：以公司产某型号铝合金吸能盒产品为研究对象,设计采用不同试验速度和引导角度对其进行轴向压溃试验,通过对试验结果中峰值载荷和吸收能量进行分析,研究其对吸能特性的影响。结果表明,当引导角度为10°时,吸能特性较好;试验速度对吸能特性的影响并不明显。

摘要：为研究某型低地板列车的吸能防爬装置的吸能防爬特性,提高车体结构的正面耐碰撞性,运用非线性瞬态动力学软件LS-DYNA对其进行数值仿真,得到膨胀式吸能构件的吸能特性;然后在该吸能装置上增设导向杆,并研究了壁厚、诱导孔等几何参数对该吸能管碰撞特性的影响;最后结合该型低地板列车做碰撞仿真分析。结果表明,增设导向杆和诱导孔后的吸能防爬装置具有良好的吸能与防爬能力;壁厚能显著影响吸能管的碰撞界面力和吸收的能量,壁厚越大,碰撞界面力和吸收的能量越大。证明该吸能防爬装置符合设计要求,为吸能防爬装置在低地板列车上的合理应用提供理论指导。

摘要：针对圆形薄壁吸能管存在初始峰值力大、载荷波动剧烈,多边形薄壁吸能管存在吸收能量少的缺陷,设计了一种Yoshimura构型的新型折纸管。首先对圆形直管、六边形直管以及Yoshimura折纸管进行建模,然后采用ABAQUS软件进行轴压作用下的有限元数值模拟,最后从应力云图、压溃载荷-位移曲线及4个吸能指标等方面进行吸能特性的对比和分析。数值模拟结果表明:Yoshimura折纸管初始峰值力小、吸能量多、吸能均匀性好且有较好的吸能潜力。

摘要：选区激光熔化技术(selective laser melting,SLM)成形的金属点阵结构由于具有结构设计自由度大、轻量化、缓冲吸能等优势,在航空航天等领域具有广泛的工程应用前景,然而对其力学性能的研究不够充分。本研究设计了不同方向的体心立方(body-centered cubic,bcc)和金刚石(Dia)2种晶胞点阵结构,基于SLM技术成形了AlSi10Mg点阵结构,并对成形试样进行了压缩试验,结合有限元分析(finite element analysis,FEA)研究了点阵结构的各向异性对其压缩响应和吸能特性的影响。结果表明,2种点阵结构均存在明显的各向异性。在相对密度基本一致的情况下,点阵结构方向从0°到45°,随着角度的增大,屈服强度明显增大,bcc点阵结构的各向异性对其压缩屈服强度的影响更加明显,Dia点阵结构的屈服强度明显高于bcc点阵结构。不同方向点阵结构的比吸能(specific energy absorption,SEA)存在明显差异,点阵结构方向从0°到45°,随着角度的增大,SEA明显增大,Dia点阵结构的SEA明显高于bcc点阵结构。不同方向点阵结构的碰撞载荷效率(crash load efficiency,CLE)存在明显差异,bcc点阵结构在0°方向取得最大值1.07,并随着点阵结构角度的增大逐渐减小,Dia点阵结构CLE随着点阵结构角度的增大而增大,并在45°方向上取得最大值1.01。

摘要：利用3D打印技术制备了聚乳酸(PLA)十字形肋板和基于三维Voronoi的闭孔泡沫结构,提出了一种肋板增强泡沫分区填充薄壁管结构(RFFT),研究了该结构在准静态横向荷载作用下的压溃性能。结果表明:在横向压溃中,RFFT结构组成元件的失效次序和元件之间的相互作用随横向荷载的作用区域而改变,使结构的力-位移曲线的响应和结构的压溃性能(峰值荷载、平均压溃荷载、比吸能、荷载一致性)呈现典型的各向异性特征。针对两种典型受载情形(即横向荷载作用于结构填充区和非填充区),结构的比吸能相比于空管结构分别提高了125.16%和129.22%,而峰值荷载相比于完全填充结构降低了5.54%和31.28%。进一步运用细观有限元模型分析了设计参数的影响规律并揭示了分区泡沫填充结构的能量吸收机制。最后,引入复合比例评估法对RFFT结构的多个耐撞性指标进行综合评估。

摘要：拉胀蜂窝材料由于其良好的力学特性以及稳定的吸能特性,广泛地应用于各类防护结构。该文针对星型拉胀在压剪复合加载下的力学特性开展了研究工作。基于有限元技术建立星型拉胀蜂窝材料的数值模型,并基于增材制造技术和万能试验机开展验证试验,开展了星型拉胀蜂窝材料在不同压剪复合加载角度和速度下的仿真研究,对星型拉胀蜂窝材料在各个加载工况下的力学特性与变形模式开展研究,结果表明,星型拉胀蜂窝材料在准静态复合加载下依托胞元旋转发生整体变形,并产生倾斜变形带压溃,随着加载速度提升,由于惯性效应的增强,细观结构间的挤压变形更加充分,材料变形模式由整体变形向局部变形转变,形成冲击波。基于椭圆方程对星型拉胀蜂窝材料初始屈服应力进行拟合,建立星型拉胀蜂窝材料的准静态/动态屈服面,随着速度的提高,屈服面呈现出明显强化;最后通过对星型拉胀蜂窝材料的吸能特性研究表明,随着加载角度的增大,材料法向和切向总吸能分别呈现出下降和提高的趋势,且切向吸能特性对角度的改变相对法向方向更加敏感。

摘要：为研究泡沫铝填充薄壁铝合金多胞板(MCP)与单胞板(SCP)的吸能能力,该文设计了6种不同截面的泡沫铝填充薄壁铝合金多胞板与1种单胞板,并基于非线性有限元软件LS-DYNA建立了相应的数值模型。对经典铝合金板耐撞击试验及泡沫铝夹芯板耐撞击试验进行了数值模拟,分析表明该数值模型能较好的模拟泡沫铝夹芯板在冲击过程中的撞击力、挠度和变形形态。基于此模型对比研究了不同因素下多胞板与单胞板的吸能特性,分析了其破坏模式和吸能机理,最后通过正交试验的方法分析了不同因素下的吸能效率以及多胞板最优截面类型的选取。结果表明:在面外冲击作用下,泡沫铝填充薄壁铝合金板的破坏模式为对称圆锥式破坏,冲击力-位移曲线和变形图显示其变形过程分为两个阶段:弹塑性变形阶段和回弹阶段;在发生相同位移时,18种不同参数的多胞板,其吸收的总能量(E)和比吸能(SEA)相对于单胞板都提高了400%以上,是一种更具吸能特性的板,可广泛应用于防护工程。

摘要：轻量化多孔工字梁在外部荷载作用下具有优异的能量吸收特性。提出用胞元腹板代替实心腹板设计胞元腹板工字梁结构,基于方胞元、蜂窝胞元、内凹胞元和圆胞元4种胞元类型与方形、蜂窝、内凹和圆形4种腹板开孔孔型进行组合并设计构型。通过实验和有限元分析研究不同胞元类型和腹板开孔类型对工字梁压缩性能和能量吸收性能的影响。结果表明:胞元类型和腹板开孔类型对工字梁的压缩性能具有显著影响,方胞元工字梁的极限承载力最高,蜂窝胞元工字梁的吸能性能最好,而圆胞元工字梁的承载力和吸能性能较差,负泊松比胞元会使薄壁工字梁的失稳变形模式发生明显改变,内凹胞元能有效抑制工字梁发生向腹板两侧错位挤压失稳的趋势。

摘要：为研究有档链环在多种工况下的拉伸行为,采用金属韧性损伤本构方程建立了准静态数值模型,并验证了其可靠性。在此基础上,对不同相邻链环平面夹角及截面尺寸的链环结构进行拉伸,得到载荷、链环冠部变形和能量随位移的变化曲线及链环失效断裂模式,分析了链环平面夹角和截面尺寸对链环准静态拉伸行为的影响。研究结果表明,摩擦耗散能、塑性耗散能与内能随夹角增大而减小,链环损伤区域与断面位置随夹角变化规律一致,但承载能力及链环冠部变形受夹角变化影响较小;承载能力和吸能特性均随椭圆截面双轴比的增大而显著增大,链环冠部变形、损伤区域与断面位置也随椭圆截面双轴比变化而呈规律性变化。