多胞薄壁结构横向弯曲力学行为与吸能特性研究

发布时间：2021-10-18 18:05

　　多胞薄壁结构由于其具有轻质、优异的力学和能量吸收性能,被广泛的用作能量吸收构件应用于运载工程和安全防护领域。大量的理论、实验和数值研究证明多胞薄壁结构在轴向压溃下具有出色的能量吸收能力和效率。然而目前,关于其横向弯曲响应的研究十分欠缺,少量数值研究表明横向弯曲条件下多胞薄壁梁同样具有优良的吸能特性,而对其弯曲性能的实验和理论研究尚未发现。本文基于实验、理论和数值方法,对多胞薄壁管的弯曲力学行为和能量吸收性能进行研究,为多胞薄壁管在实际工程领域的应用提供理论支撑。本文的主要研究内容如下:（1）研究了两种不同构型（分别在轴向和截面内引入隔板）多胞管的弯曲吸能特性。采用非线性有限元程序LS-DYNA对多胞管的三点弯曲过程进行数值模拟仿真,并通过实验进行了对比分析,验证了数值模型的可靠性。通过参数化分析对各种不同因素,包括:隔板数目、载荷条件及几何构型的影响进行了研究。结果表明:隔板数目对多胞管弯曲性能有显著影响,但隔板的数目并不是越多越好,合理的增加隔板能有效提高结构的能量吸收效率。针对不同几何构型的多胞管,给出了最优的结构配置,为横向弯曲条件下多胞管的设计提供依据。（2）针对多胞管弯曲响应... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 提高薄壁管能量吸收效率的研究现状
    1.3 准静态实验的模拟
    1.4 能量吸收性能的表征
    1.5 研究内容
2 方形截面多胞薄壁管的弯曲特性研究
    2.1 引言
    2.2 分析方案设计
    2.3 有限元建模
    2.4 有限元模型的验证
    2.5 参数化研究及讨论
    2.6 本章小结
3 多胞管弯曲机制研究
    3.1 引言
    3.2 有限元参数化分析
    3.3 量纲分析方法预测两胞管弯矩响应
    3.4 弯曲变形机制
    3.5 建立两种方法的联系
    3.6 理论模型的验证
    3.7 多胞管的弯矩响应
    3.8 本章小结
4 粘接多胞管三点弯曲实验与数值研究
    4.1 引言
    4.2 试样制备和实验设计
    4.3 有限元模拟与分析
    4.4 泡沫填充管与粘接多胞管能量吸收对比研究
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的学术论文
附录2 攻读博士学位期间参与的研究课题


【参考文献】：
期刊论文
[1]圆弧刻槽薄壁圆管轴向压溃吸能特性数值研究[J]. 李飞,张凯,温金鹏.  包装工程. 2016(07)
[2]不同截面形式柱状薄壁结构的缓冲性能比较[J]. 储火,张绍云,杜启祥.  包装工程. 2012(15)
[3]薄壁非凸截面多胞管轴向冲击耐撞性研究[J]. 唐智亮,刘书田,张宗华.  固体力学学报. 2011(S1)
[4]汽车前纵梁薄壁结构碰撞吸能特性及其优化的研究[J]. 陈吉清,周鑫美,饶建强,区权湛.  汽车工程. 2010(06)
[5]泡沫铝部分填充薄壁梁弯曲吸能特性研究[J]. 宫保贵,王青春,王国权.  计算机仿真. 2009(12)
[6]泡沫铝填充薄壁圆管的三点弯曲实验的数值模拟[J]. 谢中友,李剑荣,虞吉林.  固体力学学报. 2007(03)
[7]泡沫铝填充薄壁方形铝管的静态弯曲崩毁行为[J]. 许坤,寇东鹏,王二恒,虞吉林.  固体力学学报. 2005(03)
[8]船舶碰撞机理与耐撞性结构设计研究综述[J]. 胡志强,崔维成.  船舶力学. 2005(02)
[9]泡沫填充圆管的轴向压缩能量吸收特性[J]. 桂良进,范子杰,王青春.  清华大学学报(自然科学版). 2003(11)
[10]利用Ls-Dyna计算结构准静态压溃的改进方法[J]. 王青春,范子杰.  力学与实践. 2003(03)



本文编号：3443244