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基于輕量化設計的薄壁圓柱管防撞性能分析

目前，不同幾何和材料的薄壁管已經(jīng)普遍地被應用于制造可折疊能量吸收器。這種結(jié)構(gòu)以控制的方式逐步吸收沖擊能量，并將動能轉(zhuǎn)化為塑性應變能量。當薄壁結(jié)構(gòu)在軸向壓縮下變形時，測量該結(jié)構(gòu)的能量吸收特性。

薄壁圓柱管的質(zhì)量輕且具有良好的防撞性?？招牡幕蛴膳菽畛涞谋”趫A柱管可用于所有車輛和移動設備，如道路車輛、火車、飛機、輪船、電梯和機械部件。該圓柱管的作用是在受到外界影響時保護乘員的安全且避免結(jié)構(gòu)本身產(chǎn)生變形。在軸向載荷下對泡沫填充的薄壁圓6061-t6鋁管進行研究，對有無引發(fā)劑、不同變形環(huán)數(shù)量以及不同密度的硬質(zhì)聚氨酯泡沫填充材料對圓柱管變形的影響進行了分析。為創(chuàng)建一種對稱變形，將環(huán)形環(huán)從管的外表面在某些特定區(qū)域沿著管長切除。利用引發(fā)劑增強結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)特定能量吸收，防止脈沖力突然加在汽車和乘員乘坐的區(qū)域。對于采用泡沫填充的加筋薄壁鋁管，引發(fā)劑會導致硬質(zhì)聚氨酯泡沫的密度不同；通過吸收能量、施加力效率（CFE）和結(jié)構(gòu)質(zhì)量分析圓柱管受到壓縮產(chǎn)生環(huán)形圈的數(shù)量。進行一系列靜態(tài)軸向壓縮測試，分析荷載的位移曲線和結(jié)構(gòu)的變形機制。計算數(shù)值和試驗數(shù)據(jù)進行整合的多目標結(jié)果分析（MCDA）顯示，對于材料和幾何設計而言，采用引發(fā)劑、4個環(huán)管以及更高密度泡沫填充材料設計的能量吸收能力、施加力效率和結(jié)構(gòu)質(zhì)量更好。引發(fā)劑對圓柱管性能的影響有助于改善結(jié)構(gòu)防撞性和輕量化設計，以減少碰撞對乘員的傷害。

Mohammad Javad Rezvani et al. Thin- Walled Structures Vol96, 2015.

編譯：趙喚