發(fā)布時間：2020-05-10 16:02

【摘要】：輕質、安全是防撞吸能結構在交通運輸領域中兩個首要目標,如何在低的壓潰初始峰值條件下實現(xiàn)結構高吸能能力對于吸能結構至關重要。本文提出了一種新型防撞吸能復合結構—金屬繩鉤織燒結網管(C)與6063薄壁管(T)層狀復合結構,研究其在靜、動態(tài)載荷條件下的軸向壓潰行為及吸能特性。本文以繩徑0.5mm的7*7結構多股超細軟304不銹鋼絲繩為基材通過同向短針環(huán)形鉤織的方法制備鉤織柔性網管,再經1330℃真空固相燒結獲得具有一定剛性的鉤織燒結網管。該鉤織燒結網管具有多種形式的燒結頸、孔隙結構呈均勻規(guī)則排列等特點。通過準靜態(tài)軸向壓縮和落錘沖擊實驗研究了鉤織燒結網管軸向壓潰行為和吸能特性。研究表明鉤織燒結網管具有較長的吸能平臺,平臺長度達結構總長度的70%以上,載荷效率高,超過66%,具有優(yōu)良的吸能特性,但由于其載荷能力較弱,不適宜作為獨立構件進行吸能應用,是優(yōu)良的吸能結構組件。通過準靜態(tài)軸向壓縮和落錘沖擊實驗對6063鋁合金薄壁管的軸向壓潰行為和吸能特性進行研究,實驗表明6063鋁合金薄壁管的載荷呈鋸齒形波動,承載能力較好,具有一定的吸能能力,但結構的載荷效率遠不及鉤織燒結網管,與鉤織燒結網管相比降低24%。因此為充分發(fā)揮兩者的吸能優(yōu)勢,本文提出了將鉤織燒結網管與6063鋁合金薄壁管復合形成更具綜合優(yōu)良吸能特性的復合結構。鉤織燒結網管與6063鋁合金薄壁管通過過盈套合形成4種不同復合形式的層狀復合結構,即外復合管(TC)、內復合管(CT)、夾薄壁復合管(CTC)與夾網芯復合管(TCT)。比較復合結構、鉤織燒結網管和6063鋁合金薄壁管軸向吸能特性,研究網管與薄壁管相互作用下復合結構的吸能及復合方式對復合管吸能、變形模式的影響。研究表明,四種復合管都在一定程度提高了結構的有效吸能量、承載能力、載荷效率。在準靜態(tài)軸向壓縮下,四種復合結構的吸能量提高了8.7%-58.8%,承載能力提高了19.3%-73.3%,載荷效率提高了10.51%-23.96%,其中有效吸能量、結構承載力增量最大是TCT結構,載荷效率增量最大的是CTC結構。四種復合結構中存在較強的相互作用效應。復合結構的有效吸能量大于相應組成單管的吸能量之和,在準靜態(tài)軸向壓縮下,四種復合結構的有效吸能量比相應組成單管吸能之和增加了6.85%-12.04%,其中CTC結構的相互作用效應最顯著。通過落錘沖擊實驗研究了鉤織燒結網管、鋁合金薄壁管和四種復合結構的軸向沖擊吸能特性,研究表明復合形式會顯著影響結構的變形模式和吸能能力。四種復合結構中TCT結構的承載能力和能量吸收量最大,CTC結構的載荷效率最高,而且CTC結構實現(xiàn)了結構的承載能力增強、結構的有效吸能增加、初始沖擊峰值力降低三者有效融合作用,具有優(yōu)良的吸能效果。本文還討論了沖擊速度對結構變形模式、吸能特性的影響,結果表明CTC、TCT結構的載荷效率隨著沖擊速度的增加而增加,載荷效率越高,吸能效果越好,防撞性能越好,充分體現(xiàn)了這兩種復合結構在沖擊防撞領域的優(yōu)越性。經過上述靜動態(tài)實驗研究,鉤織燒結網管可以實現(xiàn)低壓潰峰值狀態(tài)下增強6063鋁合金管吸能,這種層狀復合管可為防撞領域的吸能結構優(yōu)化提供一種新方案。
【圖文】：

a） b）圖 1-1 能量吸收結構的應用，a）車身結構，b）防護欄系統(tǒng)Fig.1-1 Application of energy absorption structure, a) body structure, b) guardrail system能量吸收結構還可運用于高速公路的安全防護，尤其在交叉口和急轉彎等事發(fā)的 交通黑點 安裝特殊設計的能量吸收裝置對減小事故危險具有重要意義。用的防護欄系統(tǒng)為波形梁防護系統(tǒng)如圖 1-1b）所示，當車輛與之發(fā)生碰撞時，護系統(tǒng)能能通過波形梁的變形和立柱的變形耗散碰撞的動能。早期的波形梁護于存在未經加工的鈍頭，在發(fā)生交通事故時容易使車輛的乘客室被刺穿。后來學者對這方面做了優(yōu)化研究。Bank[3]、Ando[4]等人都進行了許多關于防護欄系能的研究，Hui[5]等人通過縮小尺寸模型分別研究了系統(tǒng)中波形梁和立柱之間的分配，開發(fā)了一種簡單的質量彈簧模型評估 W 形防護欄系統(tǒng)的沖擊載荷動態(tài)。能量吸收結構應用于工業(yè)事故的防護，比如在采礦、建筑、農業(yè)機械等行

廣東工業(yè)大學碩士學位論文理（側壁打孔[34]、開槽[35]、折仿生結構[37, 38]）等開展大量防撞實驗研究中引入有限元將主要從上述幾個方面簡要如圖 1-2 所示的圓管-錐管結模式的影響，研究表明該組
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.21

【參考文獻】

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本文編號：2657547