基于仿生微圆结构的汽车吸能盒耐撞性分析

为提高汽车吸能盒的耐撞性,受甲虫鞘翅微观结构启发,研究了一种可应用于吸能盒结构设计的仿生微圆结构。建立了仿生微圆结构的有限元模型,对比分析了仿生微圆结构与传统肋板结构的吸能特性。基于简化超折叠单元理论,推导了仿生微圆结构在轴向载荷下的平均压溃力理论解。研究结果表明：与传统肋板结构相比,仿生微圆结构的能量吸收效率提高了32.20％以上,且理论解与试验结果的吻合度较高。     

不同波纹梁结构吸能特性仿真分析

运用LS-DYNA有限元软件对方形、三角形、正弦形和梯形4种金属波纹梁结构进行了准静态加载和动态冲击加载试验仿真分析。从其变形模式和吸能特性两个方面,对仿真结果的数据进行对比分析。仿真结果表明:正弦波纹梁和梯形波纹梁形状保持较好;正弦波纹梁比吸能最大,且其初始峰值载荷和平均压溃载荷明显最小。所以选取正弦波纹梁作为机身货舱地板以下吸能结构能够取得良好的吸能特性和缓冲效果。     

生物轻质高强结构及其在吸能结构中的仿生应用

在长期进化过程中，自然界中的多种动物、植物形成了独特的轻质、高强结构，以此来抵抗外界的复杂冲击载荷，保护自身完整，满足生存需要。生物轻质高强结构的优越性，启发了科研和工程人员采用结构仿生学的方法来对管状和板状两大类吸能结构进行设计优化和改进。对竹子、茎秆/树干、羽轴、骨骼四类管状生物结构和甲虫鞘翅、贝壳、柚子皮、龟壳四类板状生物结构进行综述，阐述了分层、多孔、螺旋、中空等多种结构与轻质高强特性之间的关系。在此基础上，对比和分析了相应的结构元素在单胞管、多胞管、嵌套管、波纹管等管状吸能结构和蜂窝夹芯板、复合材料板、混合结构板等板状吸能机构中起到的作用。进一步对当前仿生吸能领域存在的结构复杂、质量大、缺乏普适性的机理和过渡“桥梁”等问题做出了分析；最后对仿生吸能技术的形式简单化、结构轻量化、理论通用化、“形神兼备”化发展趋势做出展望。     

接触强度和诱导槽对泡沫铝锥管耐撞性分析

针对汽车前纵梁耐撞部件吸能盒结构形式,研究了功能密度梯度泡沫铝填充铝合金锥管在低速冲击下的耐撞性模型优化。通过对泡沫铝填充锥管的轴向低速压溃仿真分析,获得仿真变形状态、载荷及比吸能量对位移的曲线,并对比分析仿真和实验数据,证明仿真模型的有效性。以泡沫铝内核与锥管的接触强度为研究对象,研究其对泡沫铝填充锥管吸能性能的影响。最后提出基于强粘结接触模型的含有诱导槽的功能密度梯度泡沫铝填充模型,并研究其耐撞性。研究表明,具有诱导槽的强粘结泡沫铝填充锥管在碰撞中的峰值载荷更低,载荷变化更平稳,比吸能更大,是一种在汽车制造工程应用中可以考虑的新型吸能结构。     

仿方竹电池箱体薄壁管结构优化及耐撞性分析

电池箱体结构中的横梁是在电动汽车发生碰撞时保护电池组的关键吸能构件,是典型薄壁管的一种.为了提高电池箱横梁的耐撞性和稳定性,结合方管的易焊性和圆管的稳定性,依据方竹结构对薄壁管截面形状进行了仿生设计.采用ABAQUS有限元软件建立了方竹结构有限元分析模型,开展试验验证了模型的准确性.以初始峰值载荷(IPL)、比吸能(S...     

蜂窝式列车吸能器诱导槽结构仿真分析及试验研究

针对列车用填充型蜂窝吸能器峰值载荷较高、载荷不稳定的问题,提出在金属蒙皮上开设诱导槽的结构方案。利用hypermesh软件对各类型诱导槽结构进行建模,并导入ANSYS中进行计算,通过仿真分析,得出合理的诱导槽结构,并通过试验验证确定了诱导槽结构的合理性。     

约束状态下铝蜂窝异面压缩动态响应研究

以小尺寸铝蜂窝为研究对象,利用非线性有限元数值模拟方法,重点研究了约束状态下的响应特性,对比分析了自由状态与约束状态下的异面压缩动态响应。通过仿真结果与理论对比,证明了基于有限元方法研究铝蜂窝异面压缩动态响应的可行性和有效性。研究结果表明:周向约束能显著改善铝蜂窝的变形模式和响应特性;铝蜂窝结构在中低速条件下对压缩速度和加载方式不敏感;初始接触峰值载荷仅与厚跨比线性相关;对相同胞元尺寸的铝蜂窝,峰值载荷、平台载荷、比载荷、吸能量、质量比吸能均与厚跨比呈幂次关系,可由此设计响应理想的铝蜂窝;吸能量-载荷曲线肩点反映了铝蜂窝的最佳设计点,其线性拟合关系对工程应用很有参考价值。     

泡沫铝填充分体式翻转结构设计与优化分析

汽车发生正面碰撞时,主要依靠汽车吸能盒和保险杠来吸收与传递碰撞能,因此性能优良的吸能盒结构能有效地提高汽车安全性。薄壁翻转管在受压翻转时,表现出较低的平均载荷力与较低载荷峰值,适合用作汽车吸能盒结构。但由于结构翻转过程复杂,在翻转过程中容易引发倾斜,出现不稳定状态,从而导致结构出现刚度变大而失去吸能效能。在对翻转管吸能特性与泡沫铝缓冲吸能效果研究的基础上,设计了泡沫铝填充分体式翻转管吸能盒,对比分析在填充泡沫铝前后的翻转管结构在有效行程内的稳定性与吸能量情况。结果表明,泡沫铝填充式翻转吸能盒不仅在吸收能量上得到大幅提升,其稳定性也得到较大改善,使汽车吸能盒在受到一定倾斜角度压溃时,在有效压缩行程内具备了较好的稳定吸能特性。通过采用NSGA-II算法对结构进行多目标优化分析,最终获得优化设计方案。     

铝合金圆管多次冲击动态响应

铝合金结构具有质量轻、吸能能力强的特点,被广泛的用作汽车轻量化材料,本文针对汽车连环碰撞问题,将汽车结构耐撞性研究从以往的单次动态冲击提升为多次动态冲击。对铝合金圆管开展多次冲击试验,研究比较了多次冲击下铝圆管的破坏模式,载荷-位移曲线,吸能指标。结果表明,在多次冲击下圆管保持手风琴的破坏模式,首次冲击时圆管管壁外翻,开始形成褶皱,第二次冲击时管壁内翻形成一个完整的褶皱,其后的每次冲击,管壁交替外翻、内翻形成褶皱;载荷-位移曲线的峰值力对应开始形成褶皱的时刻;首次冲击的SEA、平均载荷及峰值力最大,其后每次冲击的SEA、平均载荷及峰值力随冲击次数交替下降上升,这种下降上升分别对应了管壁内翻和管壁外翻的过程。     

六边形蜂窝芯吸能盒创新设计及其吸能特性研究

六边形蜂窝结构具有良好的力学性能和吸能特性。为了更好地提升汽车吸能盒的吸能特性，采用四边形截面和内部填充六边形蜂窝芯创新构型了一种新型吸能盒。采用数值模拟技术发现，与传统吸能盒相比，六边形蜂窝芯吸能盒具有更优越的吸能效果和更高的比吸能，并且在受到相同的载荷冲击时仍能保持结构的稳定性，同时针对载荷角度探讨了六边形蜂窝芯吸能盒在不同速度载荷冲击下的吸能效果和碰撞力变化模式。本文研究内容有望为进一步提升吸能盒性能提供参考。