新型层级梯度六边形管的耐撞性多目标优化

将层级和梯度相结合,通过六边形管的层级梯度演化,设计出了一种新型的层级梯度六边形管。采用验证的有限元模型开展了0阶、1阶和2阶管的轴向冲击耐撞性分析。结果表明,结构的阶数越高,吸能效果越好,2阶层级梯度六边形管的能量吸收明显高于0阶和1阶管,相比0阶六边形管,2阶管的比能量吸收提高了38.86%,冲击力效率提高了42.66%。不同壁厚配置的2阶层级梯度六边形管的力-位移曲线明显不同,不同组成部分的壁厚对结构耐撞性具有较大的影响。3种不同配置的初始峰值力相差不大,但1.0-1.0-1.0配置的冲击力效率最高,达到65.05%。最后,构建并验证了代理模型,开展了结构参数对耐撞性影响的参数化分析,采用第二代非支配排序遗传算法开展了多目标优化,获得了Pareto前沿和最优设计解,并对优化结果的准确性进行了验证。

新型仿竹六边形梯度层级多胞管耐撞性对比分析

设计并提出了一种新型的仿竹六边形梯度层级多胞管。首先,采用超折叠单元方法推导了六边形单梯度层级多胞管的平均冲击力的理论解,开展了方管的实验研究,利用理论解及实验结果对有限元数值模型的精确性进行了验证。其次,利用验证后的数值模型分析了不同壁厚的仿竹六边形梯度层级多胞管的耐撞性能。最后,系统地研究了仿竹六边形梯度层级多胞管相比常规方管、六边形管、六边形单梯度层级多胞管在相同质量、相同初始峰值力和相同能量吸收条件下的耐撞性能。研究结果表明:提出的仿竹六边形梯度层级多胞管能有效降低结构的初始峰值力和提高结构的冲击力效率,在相同质量、相同初始峰值力和相同能量吸收条件下,仿竹六边形梯度层级多胞管的综合耐撞性能都要优于常规方管、六边形管和六边形单梯度层级多胞管。研究结果能为新型梯度层级多胞管的结构创新设计提供参考。