【摘要】：蜂窩因力學(xué)性能優(yōu)秀,常被用作車(chē)輛吸能裝置的吸能元件,但傳統(tǒng)的二維蜂窩具有成型工藝復(fù)雜、邊界效應(yīng)明顯、存在二次加工、外形通常為矩形塊狀難以適應(yīng)圓柱形安裝空間等缺點(diǎn)。本文提出一種新型蜂窩結(jié)構(gòu)——圓柱型蜂窩,并針對(duì)圓柱型蜂窩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)其成型工藝、吸能特性、結(jié)構(gòu)優(yōu)化及應(yīng)用進(jìn)行研究,為圓柱型蜂窩的應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。工作如下:(1)分析圓柱型蜂窩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),制定圓柱型蜂窩的成型工藝,推導(dǎo)圓柱型蜂窩的相對(duì)密度,定義圓柱型蜂窩力學(xué)性能的四個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù):初始峰值力、壓縮比、平均壓縮力和比吸能。(2)對(duì)圓柱型蜂窩的軸向準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和沖擊載荷下的吸能特性進(jìn)行仿真分析。首先,對(duì)圓柱型蜂窩進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮仿真分析,結(jié)果表明其壓縮力-位移曲線分為彈性變形階段、穩(wěn)定壓縮階段和壓實(shí)階段;其次,采用單一變量法對(duì)波紋片邊長(zhǎng)a、波紋片厚度t1和平片厚度t2三個(gè)影響參數(shù)進(jìn)行多組仿真分析,得出隨著a減小、t1增大,吸能性能顯著增強(qiáng),t2變化對(duì)其吸能特性影響不顯著,在t1和t2增加量相同時(shí),前者強(qiáng)度增加量約為后者的8倍;然后利用MATLAB對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)壓縮強(qiáng)度進(jìn)行數(shù)值擬合,得出經(jīng)驗(yàn)公式,建立響應(yīng)面函數(shù);最后,對(duì)圓柱型蜂窩的軸向沖擊載荷進(jìn)行仿真分析,獲得其吸能特性,并與準(zhǔn)靜態(tài)壓縮載荷下的吸能特性進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)沖擊強(qiáng)度較準(zhǔn)靜態(tài)壓縮強(qiáng)度高,隨著沖擊速度的增加而增大,且波動(dòng)性相較靜壓大。(3)對(duì)圓柱型蜂窩進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和落錘沖擊實(shí)驗(yàn)。首先,通過(guò)準(zhǔn)靜態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證仿真和理論模型的正確性;其次,對(duì)規(guī)格相同的圓柱型蜂窩和二維蜂窩進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮對(duì)比實(shí)驗(yàn),得到圓柱型蜂窩強(qiáng)度高出二維蜂窩約15%;最后,通過(guò)對(duì)圓柱型蜂窩進(jìn)行落錘沖擊實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證動(dòng)態(tài)沖擊仿真模型的正確性。(4)以圓柱型蜂窩為吸能元件,進(jìn)行車(chē)輛防爬吸能器設(shè)計(jì),并進(jìn)行相應(yīng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。首先,對(duì)以圓柱型蜂窩為吸能元件的防爬吸能器進(jìn)行設(shè)計(jì);其次,通過(guò)對(duì)防爬吸能器的垂向加載和準(zhǔn)靜態(tài)壓縮仿真分析,進(jìn)行理論可行性驗(yàn)證;最后,制作實(shí)驗(yàn)樣件,并進(jìn)行垂向加載、準(zhǔn)靜態(tài)壓縮及動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了防爬吸能器滿足設(shè)計(jì)要求,為圓柱型蜂窩實(shí)際應(yīng)用提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U467.14
【圖文】：

國(guó)內(nèi)外車(chē)輛嚴(yán)重事故圖

薄壁金屬管吸能元件及其壓縮圖

點(diǎn)陣片吸能元件結(jié)構(gòu)圖

【參考文獻(xiàn)】

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1 蔡茂;高群;宗志堅(jiān);;鋁合金蜂窩結(jié)構(gòu)軸向壓縮吸能特性[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2015年05期

2 徐龍江;雷君相;高貴杰;;變徑管與薄壁圓管軸向壓縮過(guò)程研究[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2015年03期

3 歐陽(yáng)昊;成偉;;蜂窩鋁的面內(nèi)動(dòng)態(tài)沖擊有限元研究[J];包裝工程;2015年07期

4 李萌;劉榮強(qiáng);郭宏偉;王斌;丁北辰;;腿式著陸器用不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)金屬蜂窩吸能特性優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];振動(dòng)與沖擊;2013年21期

5 LI Meng;DENG Zongquan;GUO Hongwei;LIU Rongqiang;DING Beichen;;Crashworthiness Analysis on Alternative Square Honeycomb Structure under Axial Loading[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2013年04期

6 王中鋼;魯寨軍;;鋁蜂窩異面壓縮吸能特性實(shí)驗(yàn)評(píng)估[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年03期

7 王志偉;姚著;;蜂窩紙板沖擊壓縮的試驗(yàn)研究和有限元分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年12期

8 李志斌;虞吉林;鄭志軍;郭劉偉;;薄壁管及其泡沫金屬填充結(jié)構(gòu)耐撞性的實(shí)驗(yàn)研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2012年01期

9 蔡朋;郭偉;黃煉;;泡沫鋁沖擊吸能器參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];噪聲與振動(dòng)控制;2010年06期

10 羅昌杰;周安亮;劉榮強(qiáng);鄧宗全;李萌;;金屬蜂窩異面壓縮下平均壓縮應(yīng)力的理論模型[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2010年18期

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1 孟黎清;飛機(jī)蜂窩結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)沖擊下的破壞機(jī)理及吸收能量分配機(jī)制[D];太原理工大學(xué);2011年

2 羅昌杰;腿式著陸緩沖器的理論模型及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

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1 謝永梅;異面交錯(cuò)式鋁芯吸能特性研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2017年

2 馬彥婷;脹管式緩沖器吸能特性及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D];燕山大學(xué);2014年

3 李本懷;軌道客車(chē)車(chē)體碰撞吸能研究[D];吉林大學(xué);2014年

4 唐爽;鋁蜂窩靜動(dòng)態(tài)壓縮行為研究[D];中南大學(xué);2014年

5 孫京帥;蜂窩材料面內(nèi)沖擊吸能性能優(yōu)化及在電動(dòng)汽車(chē)耐撞性設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2013年

6 劉天寶;高強(qiáng)度鋁蜂窩自動(dòng)化組裝工藝及設(shè)備的研究[D];重慶理工大學(xué);2013年

7 王敏;軸向壓縮下圓管的吸能特性研究[D];寧波大學(xué);2012年

8 常亞飛;薄壁金屬圓管彈塑性屈曲及耐撞性研究[D];天津大學(xué);2010年

9 孫玉瑾;六邊形金屬蜂窩芯材的異面沖擊性能[D];西安理工大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2783829