仿甲蟲(chóng)鞘翅耐撞性吸能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究.pdf

1、甲蟲(chóng)鞘翅具有輕質(zhì)、高強(qiáng)和耐損傷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。本文從結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)、吸能耐撞性角度出發(fā)，首先利用顯式有限元方法分析了某些局部結(jié)構(gòu)特征對(duì)結(jié)構(gòu)吸能耐撞特性的影響，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了三種仿生輕質(zhì)緩沖吸能結(jié)構(gòu)：雙層圓柱薄壁管結(jié)構(gòu)，雙層圓錐薄壁管結(jié)構(gòu)以及正六邊形錐管和圓錐管相結(jié)合的雙層復(fù)合薄壁管結(jié)構(gòu)。
　　利用顯示有限元技術(shù)，采用D最優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，擬合三種仿生薄壁管吸能緩沖結(jié)構(gòu)的總吸能、比吸能及峰值載荷的響應(yīng)面函數(shù)，并得到響應(yīng)面函數(shù)關(guān)于設(shè)計(jì)變量的

2、響應(yīng)面。以提高結(jié)構(gòu)的抗撞吸能性為目的,以總吸能、比吸能和峰值載荷為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)三種薄壁管結(jié)構(gòu)幾何尺寸進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到了三種結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化幾何尺寸。通過(guò)對(duì)三種結(jié)構(gòu)最優(yōu)化結(jié)果的分析對(duì)比，最終得出正六邊錐形管與圓錐管相結(jié)合的雙層復(fù)合薄壁管結(jié)構(gòu)具有最好的吸能特性，是作為汽車(chē)保險(xiǎn)杠的理想吸能裝置。
　　進(jìn)一步將優(yōu)化后的雙層復(fù)合薄壁管結(jié)構(gòu)作為吸能緩沖結(jié)構(gòu)取代當(dāng)前的傳統(tǒng)支架，應(yīng)用于某轎車(chē)保險(xiǎn)杠系統(tǒng)中。以碰撞過(guò)程中保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的總吸能、比吸