轴向冲击作用下嵌套式薄壁球壳结构吸能性能研究及优化设计

针对单个小直径薄壁球壳吸能能力有限的问题,提出了一种嵌套式薄壁球壳结构,并通过有限元软件模拟其在轴向冲击下的动态响应过程,分析了外球壳厚度、内球壳高度和内球壳厚度对结构在轴向冲击下力学性能和变形模式的影响;建立了以比吸能、冲击荷载峰值为吸能性能的评价指标,以外球壳厚度、内球壳高度和内球壳为试验变量的响应表面模型;基于响应表面模型,通过非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)对试验变量进行优化,提出了不同工况下结构几何参数选取方案。结果表明,结构几何参数对其吸能特性影响显著,建立的响应表面模型准确可靠,优化方法得到了有限元模拟验证,有利于工程实际应用。