本文選題：薄壁圓管　切入點：屈曲　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：薄壁圓管作為一種比較常見的能量吸收構(gòu)件,具有自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,在軸向載荷下發(fā)生褶皺屈曲變形,屈曲壓實過程能量吸收可控的優(yōu)點,因此被廣泛的應(yīng)用于車輛安全、施工工程等與碰撞安全密切相關(guān)的領(lǐng)域。對軸向載荷下薄壁圓管的屈曲變形行為的研究從上個世紀60年代開始陸續(xù)出現(xiàn),但這些文獻大多針對均勻壁厚的薄壁圓管的褶皺變形形態(tài)開展實驗及理論分析研究,而對梯度圓管在動態(tài)載荷下的動力響應(yīng)行為卻鮮有報道。近年來關(guān)于泡沫材料軸向沖擊過程中的沖擊波模型研究的大量涌現(xiàn),為軸向沖擊載荷下薄壁圓管動力響應(yīng)的研究模型的建立提供了新的思路。本文通過對動態(tài)載荷下均勻壁厚圓管屈曲變形的研究分析,將沖擊波模型應(yīng)用于圓管在軸向沖擊下的變形過程,分析了薄壁圓管軸向沖擊下的動力響應(yīng)特征及吸能緩沖特性。將理論模型與有限元模擬結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)直接使用薄壁圓管初始壁厚并不能很好地預(yù)測結(jié)構(gòu)變形過程中配重塊的速度變化規(guī)律,將模型中使用的圓管壁厚修正為其在屈曲變形過程中實際壓實的壁厚,得到修正后的理論模型計算結(jié)果與有限元模擬結(jié)果吻合較好,證明了修正后的理論模型能夠較好地預(yù)測軸向動態(tài)載荷下薄壁圓管的動力響應(yīng)。在均勻壁厚圓管的沖擊波模型的基礎(chǔ)上,本文提出了外徑不變,壁厚隨圓管軸向變化的梯度圓管。當梯度圓管薄壁側(cè)為沖擊端時,沖擊過程中的屈曲褶皺會從沖擊端產(chǎn)生;而當梯度圓管厚壁側(cè)為沖擊端時,圓管兩側(cè)都會產(chǎn)生屈曲變形,本文對這兩種工況下分別進行理論推導(dǎo)和有限元模擬,并分析了無量綱參數(shù)(質(zhì)量比、厚徑比、梯度參數(shù))對結(jié)構(gòu)吸能特性的影響。可以得到的結(jié)論包括:使用沖擊波模型可以較好地預(yù)測軸向沖擊載荷下均勻和梯度薄壁圓管的緩沖吸能過程;梯度圓管的緩沖吸能特性優(yōu)于均勻圓管,且圓管壁厚差越大,緩沖吸能性能越好。
[Abstract]:As a relatively common energy absorption component, thin walled circular pipe has the advantages of stable structure, fold buckling and deformation under axial load, controllable energy absorption during buckling and compaction, so it is widely used in vehicle safety. The research on buckling and deformation behavior of thin-walled circular pipe under axial load has appeared since -40s. However, most of these documents have carried out experimental and theoretical analysis on the shape of fold and deformation of thin-walled circular tubes with uniform wall thickness. However, there are few reports on the dynamic response behavior of gradient circular tubes under dynamic loading. In recent years, a large number of researches on shock wave models during axial impact of foam materials have emerged. This paper provides a new idea for the establishment of dynamic response model of thin-walled circular pipe under axial impact load. In this paper, the buckling deformation of uniform thick circular tube under dynamic load is studied and analyzed. The shock wave model is applied to the deformation process of a circular tube under axial impact. The characteristics of dynamic response and energy absorption and cushioning of thin-walled circular tubes under axial impact are analyzed. Comparing the theoretical model with the results of finite element simulation, it is found that the direct use of initial wall thickness of thin-walled circular pipes can not predict the deformation process of structures well. The law of velocity variation of medium weight distribution block, The wall thickness of the circular pipe used in the model is modified to the actual compacted wall thickness in the process of buckling and deformation. The calculated results of the modified theoretical model are in good agreement with the results of the finite element simulation. It is proved that the modified theoretical model can predict the dynamic response of thin-walled circular tubes under axial dynamic loading. On the basis of the shock wave model of uniform wall thick circular tubes, it is proposed that the external diameter is invariant. When the thin-walled side of the gradient tube is the impact end, the buckling fold will occur from the impact end, and when the thick wall side of the gradient tube is the impact end, the buckling deformation will occur on both sides of the pipe. In this paper, theoretical derivation and finite element simulation are carried out under these two conditions, and dimensionless parameters (mass ratio, thick-diameter ratio, thickness to diameter ratio) are analyzed. The results are as follows: shock wave model can be used to predict the energy absorption process of uniform and gradient thin-walled tubes under axial shock loading; The buffer energy absorption of gradient circular tube is better than that of uniform circular tube, and the bigger the wall thickness difference is, the better the buffer energy absorption performance is.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O347.3

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃玉珊;薄壁圓管大d摱葀哼±韸值腣貥g[J];西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1958年01期

2 朱文重;圓管紊流運動[J];力學(xué)與實踐;1982年01期

3 吳望一,R.斯加拉克;半無窮平面到半無窮長圓管的低雷諾數(shù)流動[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);1985年01期

4 金夢石;黃玉盈;;彎矩與外壓共同作用下圓管的非線性彈性穩(wěn)定性[J];海洋工程;1985年03期

5 張樹霖;;有限長圓管的彈性壓縮損失[J];工程力學(xué);1986年03期

6 唐永潔,江曉濤,李香;水平圓管過渡現(xiàn)象的探討[J];水動力學(xué)研究與進展(A輯);1993年02期

7 郭仲衡;有同心圓弧裂縫的圓柱體和圓管的彎曲[J];力學(xué)學(xué)報;1980年04期

8 張鐘華;簡支圓管在重力作用下的應(yīng)力狀態(tài)[J];力學(xué)與實踐;1982年01期

9 吳望一,R.斯加拉克;半無窮長圓管內(nèi)的低雷諾數(shù)入口流[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);1983年06期

10 王敏中;簡支圓管在自重作用下的彎曲[J];力學(xué)與實踐;1983年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 李大紅;李永池;魏志剛;李賽男;;鈦合金圓管的動態(tài)損傷與斷裂[A];中國工程物理研究院科技年報（1999）[C];1999年

2 李英華;王悟;胡時勝;;金屬圓管動態(tài)破壞實驗技術(shù)研究[A];第三屆全國爆炸力學(xué)實驗技術(shù)交流會論文集[C];2004年

3 湯鐵鋼;胡海波;李慶忠;王德生;孫學(xué)林;張振濤;;內(nèi)爆加載下金屬圓管的熱塑剪切失穩(wěn)與斷裂[A];中國工程物理研究院科技年報（2002）[C];2002年

4 呂文婷;王建國;;帶孔薄壁圓管多軸加載下的彈塑性有限元分析[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

5 韓啟富;;圓管燈具開發(fā)設(shè)計趨勢探討[A];海峽兩岸第五屆照明科技與營銷研討會專題報告文集[C];1998年

6 胡浩軍;狄先均;李家泰;李強;王元漢;;隧道逃生管道設(shè)計中的圓管沖擊計算[A];中國土木工程學(xué)會第十三屆年會暨隧道及地下工程分會第十五屆年會論文集[C];2008年

7 劉旭紅;楊嘉陵;蘇先樾;;圓管撞擊的剛塑性動力響應(yīng)及失效研究[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

8 韓長生;劉光祚;王德生;董玉斌;胡海波;胡八一;;爆炸載荷下不同材料金屬圓管的膨脹運動及斷裂[A];中國工程物理研究院科技年報（1998）[C];1998年

9 孫可文;李金良;梁兆正;于巖;;垂直圓管帶式提升機的基本理論問題[A];中國機械工程學(xué)會物料搬運分會第四屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1992年

10 劉傳華;薛紅萍;胡功笠;顧紅軍;;多層圓管抗沖擊機理分析[A];第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅲ卷[C];2001年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 ;圓管圓周燙金機[N];中國包裝報;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 潘家保;潤滑脂熱流變特性及管路減阻研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2016年

2 周海麗;三維編織復(fù)合材料圓管橫向沖擊變形和細觀結(jié)構(gòu)破壞機理[D];東華大學(xué);2017年

3 武鮮艷;三維編織復(fù)合材料圓管軸向沖擊壓縮破壞細觀結(jié)構(gòu)和溫度效應(yīng)[D];東華大學(xué);2017年

4 朱進容;水平圓管自然對流換熱的剪切干涉測溫數(shù)值和實驗研究[D];華中科技大學(xué);2011年

5 趙金印;圓管湍流及入口擋環(huán)對圓管湍流影響的實驗研究和數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2002年

6 丁敏;微細圓管內(nèi)火焰?zhèn)鞑ミ^程的數(shù)值研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

7 李雅俠;螺旋半圓管夾套內(nèi)流體流動與傳熱特性研究[D];天津大學(xué);2011年

8 郭應(yīng)強;圓管狹窄下游定常流湍流場力學(xué)特性的定量檢測和數(shù)值模擬[D];四川大學(xué);2003年

9 胡萬玲;圓管管翅式換熱器肋側(cè)二次流強度及其強化傳熱特性研究[D];蘭州交通大學(xué);2014年

10 冷學(xué)禮;振動圓管外強化傳熱機理及污垢生長特性研究[D];山東大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 徐妍清;聚合物圓管氣輔擠出數(shù)值模擬與口模設(shè)計[D];南昌大學(xué);2015年

2 俞鑫爐;爆炸加載下柱殼剪切斷裂的機理研究[D];寧波大學(xué);2014年

3 王特捷;鋁合金薄壁柱殼的動態(tài)膨脹與剪切斷裂[D];寧波大學(xué);2014年

4 代金梅;激光干涉法在自然對流圓管測溫和換熱中的應(yīng)用[D];湖北工業(yè)大學(xué);2015年

5 周明月;微圓管內(nèi)氫氣和烷烴預(yù)混催化燃燒特性實驗研究[D];浙江大學(xué);2016年

6 李露露;基于圖像處理的圓管計數(shù)研究[D];東南大學(xué);2016年

7 王鵬;軸向沖擊載荷下梯度薄壁圓管的動力響應(yīng)[D];太原理工大學(xué);2017年

8 趙彥霞;細長圓管內(nèi)低氣壓直流放電中等離子體特性的數(shù)值研究[D];大連理工大學(xué);2010年

9 胡晶晶;煤灰顆粒對圓管磨損及傳熱耦合的直接數(shù)值模擬[D];浙江大學(xué);2013年

10 賀良鴻;韌性金屬圓管自由翻轉(zhuǎn)卷曲半徑[D];清華大學(xué);2010年

，

本文編號：1641041