膨胀管式吸能器吸能特性分析及应用研究

发布时间：2020-07-16 11:00

【摘要】：膨胀管式吸能器是一种理想的吸能器元件,被广泛用于能量吸收器的设计中。膨胀管式吸能器具有吸能行程长、稳定平稳的缓冲力等优点,同时还具有对冲击载荷的方向性和冲击载荷的速度不敏感等优点。为了更好的利用膨胀管式吸能器应对其吸能特性进行充分研究。本文进行了膨胀管式吸能器结构的准静态压缩试验、动态冲击试验、理论模型建立和数值模拟仿真等方法对其吸能特性进行研究分析。并针对研究成果对工程实例所需的一款膨胀管式吸能器进行实例设计并加以试验验证,为膨胀管式吸能器结构的应用提供一定的理论基础和试验依据。首先,本文以Instron标准电子万能材料试验机对膨胀管材料的力学性能进行拉伸试验。随后应用电液伺服多通道加载试验机对膨胀管式吸能器组合件进行准静态压缩试验,得到准静态压缩状态下基于参数化的膨胀管吸能特性。随后本文应用落锤冲击试验机对膨胀管式吸能器进行高速动态冲击试验,验证结构合理性和得到高速冲击状态下膨胀管式吸能器的动态冲击响应特性。并得到基于参数化的膨胀管动态冲击响应特性以及不同冲击速度对膨胀管式吸能器吸能特性的影响。其次,本文采用了一种新的膨胀管变形机理,所采用的变形模式由直线和弧线段组成,变形机理轮廓的曲线斜率是连续的。除了所采用的变形机理外还加入了材料应变硬化和摩擦的影响。最后,本文利用ANSYS/LS-DYNA软件对多组动态冲击试验进行数值模拟仿真,同时以多组试验结果来修正和更改数值模拟设置。在理论模型与数值模拟可靠性的基础上来指导膨胀管式吸能器的研究。并通过理论推导与模拟仿真结论设计一款实际工程所需膨胀管式吸能器结构,并对所设计结构进行试验验证。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH122
【图文】：

严重事故,车辆

第 1 章绪论课题研究的目的、意义着科技的高速发展，以高速轨道列车为代表的交通行业有了空前的进步，为人行和生活提供了极大的方便，但是随着交通工具数量的增多和速度的提升，交故发生的频率也大大增加，由此带来的生命财产损失也是巨大的。例如，200 13 日，美国洛杉矶的两辆火车发生撞击，客车的车身被切开，车厢发生侧翻 25 人死亡，100 余人受伤。2008 年 4 月，在中国胶济铁路运行的 T195 与 503以 131km/h 速度相撞，导致 70 多人死亡，400 余人受伤，以上事故提醒着我们行的安全必须加以提高。以上国内外两起车辆严重事故如图 1.1 所示。保证交的安全运行已经成为社会愈发关注的问题[1]。

吸能元件,金属管,薄壁

生碰撞事故或特定的冲击事件时能够吸收冲击能例如，轨道列车的吸能装置主要包括三部分：车能器；在飞行器软着陆中常采用膨胀管式吸能器装置[17, 18]；军用装备或其他物资的空投系统中往还可应用于直升机乘员座椅下，以保障在突发坠类型与特点要的吸能元件种类很多，主要包括薄壁金属管吸泡沫铝填充圆管吸能元件、蜂窝吸能元件[21-23]。4, 25]属于最传统的吸能元件，广泛应用于汽车、轨撞吸能中。主要通过自身的轴向塑性变形来吸收但是薄壁金属管存在结构简单，变形不稳定不可压缩如图 1.2 所示。

结构图,吸能元件,点阵,结构图

图 1.3 点阵片吸能元件结构图壁管是为了避免泡沫铝在变形过程中可能产生的壁管中，利用薄壁管的轴向压溃和泡沫铝的塑性通常吸能过程不平稳，吸能效率低，应用较少[26 1.4 所示。图 1.4 泡沫铝填充薄壁管吸能元件内外缓冲吸能器种类进行总结概括有[29, 30]：橡胶

【参考文献】