發(fā)布時間：2020-10-23 03:37

　　 層級蜂窩是在傳統(tǒng)六邊形蜂窩基礎(chǔ)上加入二級結(jié)構(gòu)后形成的新的蜂窩結(jié)構(gòu)。對這種新的蜂窩結(jié)構(gòu),本文進(jìn)行了面內(nèi)和面外吸能特性的研究。層級蜂窩在受到面內(nèi)沖擊時,其平均力和單位質(zhì)量吸能差別較大。通過對比分析,我們得到了一種單位質(zhì)量吸能特性遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)蜂窩的層級蜂窩結(jié)構(gòu)。在對這種蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行面外沖擊研究時,我們發(fā)現(xiàn)其平穩(wěn)力遠(yuǎn)高于面內(nèi)沖擊時的平穩(wěn)力,并且Triangular層級蜂窩的單位質(zhì)量吸能為同厚度下傳統(tǒng)六邊形蜂窩的3倍。因此,將這種層級蜂窩結(jié)構(gòu)軸向力學(xué)特性應(yīng)用于汽車發(fā)動機(jī)蓋中,用以提高對行人的保護(hù)性能。首先,運(yùn)用有限元仿真軟件Ls-dyna分析了三種不同層級結(jié)構(gòu)蜂窩的面內(nèi)吸能特性。其中,對邊長比和層級對其單位質(zhì)量吸能和平均力的影響進(jìn)行了對比研究。從中得出了如下結(jié)論:Triangular層級蜂窩、Kagome層級蜂窩和Hexagonal層級蜂窩的單位質(zhì)量吸能特性和平均力依次減小;當(dāng)邊長比r=1/5和層級N=1時,Triangular層級蜂窩(即,T層級蜂窩)為傳統(tǒng)六邊形蜂窩單位質(zhì)量吸能的2倍�；赥層級蜂窩優(yōu)異的面內(nèi)吸能特性,我們研究了邊長長度和厚度對T層級蜂窩面內(nèi)吸能特性的影響。之后對T層級蜂窩軸向吸能特性進(jìn)行了優(yōu)化,在優(yōu)化中,主要考慮了邊長長度和邊長厚度兩個因素,目標(biāo)為單位質(zhì)量吸能特性最大,同時峰值力最小。根據(jù)最優(yōu)解集曲線,當(dāng)邊長長度為20mm、厚度為0.426mm時的T層級蜂窩為最優(yōu)解。最后,根據(jù)我國法規(guī)GB/T 24550-2009的要求,建立行人保護(hù)頭錘模型;獲取T層級蜂窩的等效力學(xué)響應(yīng)關(guān)系;用實體模型代替結(jié)構(gòu)復(fù)雜的層級蜂窩結(jié)構(gòu)。對比新的夾層蜂窩發(fā)動機(jī)罩和原發(fā)動機(jī)罩仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn),在相同沖擊條件下,新的發(fā)動機(jī)罩對行人的保護(hù)作用更好。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U463.833
【部分圖文】：

各個工程領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們的制造能力也??越來越強(qiáng)，尤其是最近幾年興起的３Ｄ打印技術(shù)，為研究更加復(fù)雜的蜂窩類結(jié)構(gòu)??提供了技術(shù)支持。如圖３．１所示為用３Ｄ打印技術(shù)打印的一個Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ?qū)蛹壏涓C??的實體模型［３４］。本章將在傳統(tǒng)六邊形蜂窩的基礎(chǔ)上，用帶有層級結(jié)構(gòu)的邊代替原??六邊形蜂窩邊長的方法，構(gòu)造出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的層級蜂窩結(jié)構(gòu)。對于層級蜂窩結(jié)構(gòu)研??宄，我們將首先提出相關(guān)的評價指標(biāo)，再通過有限元仿真加實驗驗證的方法來研??究其面內(nèi)吸能特性，最后將層級蜂窩和傳統(tǒng)蜂窩的仿真結(jié)果分別對比，結(jié)合評價??指標(biāo)進(jìn)行分析。??Ｍｋ?—舞…??圖３．１利用３Ｄ打印技術(shù)制造的Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ?qū)蛹壏涓C實體模型??３．２蜂窩材料的評價指標(biāo)??通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)可知，對于蜂窩類材料的評價指標(biāo)主要分為力學(xué)指標(biāo)和能??量指標(biāo)兩大類。其中力學(xué)指標(biāo)主要包括峰值力和平均力，能量指標(biāo)主要包括總吸??能和單位質(zhì)量的吸能。優(yōu)質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、單位質(zhì)量吸能大、平均力大，??穩(wěn)定狀態(tài)時力的波動區(qū)間小和峰值力小的特點(diǎn)。層級蜂窩作為蜂窩結(jié)構(gòu)中的一類

各個工程領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們的制造能力也??越來越強(qiáng)，尤其是最近幾年興起的３Ｄ打印技術(shù)，為研究更加復(fù)雜的蜂窩類結(jié)構(gòu)??提供了技術(shù)支持。如圖３．１所示為用３Ｄ打印技術(shù)打印的一個Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ?qū)蛹壏涓C??的實體模型［３４］。本章將在傳統(tǒng)六邊形蜂窩的基礎(chǔ)上，用帶有層級結(jié)構(gòu)的邊代替原??六邊形蜂窩邊長的方法，構(gòu)造出結(jié)構(gòu)復(fù)雜的層級蜂窩結(jié)構(gòu)。對于層級蜂窩結(jié)構(gòu)研??宄，我們將首先提出相關(guān)的評價指標(biāo)，再通過有限元仿真加實驗驗證的方法來研??究其面內(nèi)吸能特性，最后將層級蜂窩和傳統(tǒng)蜂窩的仿真結(jié)果分別對比，結(jié)合評價??指標(biāo)進(jìn)行分析。??Ｍｋ?—舞…??圖３．１利用３Ｄ打印技術(shù)制造的Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ?qū)蛹壏涓C實體模型??３．２蜂窩材料的評價指標(biāo)??通過閱讀相關(guān)文獻(xiàn)可知，對于蜂窩類材料的評價指標(biāo)主要分為力學(xué)指標(biāo)和能??量指標(biāo)兩大類。其中力學(xué)指標(biāo)主要包括峰值力和平均力，能量指標(biāo)主要包括總吸??能和單位質(zhì)量的吸能。優(yōu)質(zhì)的蜂窩結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、單位質(zhì)量吸能大、平均力大，??穩(wěn)定狀態(tài)時力的波動區(qū)間小和峰值力小的特點(diǎn)。層級蜂窩作為蜂窩結(jié)構(gòu)中的一類

通過拉伸成面的命令將層級蜂窩直接拉伸成面，從而節(jié)約了對層級蜂窩實??體抽取中面所耗費(fèi)的時間。以ｒ＝ｌ／８，７Ｖ＝１的Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ?qū)蛹壏涓C為例，其幾何??建模過程如圖３．４所示。??（ａ）?（ｈ）??圖３．４層級蜂窩典型單元的幾何模型??１７??
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 王中鋼;魯寨軍;;鋁蜂窩異面壓縮吸能特性實驗評估[J];中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年03期

2 葉輝;胡平;胡興軍;;行人保護(hù)頭型沖擊器有限元建模方法研究[J];汽車技術(shù);2011年06期

3 簡堅得;蘭鳳崇;饒建強(qiáng);吳成明;;利用蜂窩結(jié)構(gòu)改善汽車耐撞性的仿真研究[J];汽車技術(shù);2010年04期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 肖佑業(yè);新型波形梁護(hù)欄的多目標(biāo)穩(wěn)健性優(yōu)化設(shè)計[D];湖南大學(xué);2017年

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

3 劉庭志;基于行人保護(hù)的彈起式發(fā)動機(jī)罩研究與開發(fā)[D];華南理工大學(xué);2012年

4 任麗麗;蜂窩夾層板的抗撞性優(yōu)化設(shè)計[D];湖南大學(xué);2012年

5 黃棟;轎車正面斜角碰撞車身結(jié)構(gòu)安全性改進(jìn)研究[D];湖南大學(xué);2010年

本文編號：2852503