自由外翻式组合吸能装置的设计及优化

为研究三节直翻卷圆管轴向压缩下的吸能特性,采用非线性有限元软件LS-DYNA进行了仿真分析,发现当上圆管、下圆管壁厚越接近且上圆管厚度略大于下圆管时,载荷-位移曲线统一于一条平稳的水平线,圧缩力效率乘积可达0.838 7,比吸能可达15.342 8 J/g,冲程效率高达76%,接近理论值。针对三节直翻卷圆管冲程效率高、载荷十分平稳但比吸能欠缺的特点,在其内部填充波纹管和多胞管以提高总吸能及比吸能。结果表明:填充后形成的组合吸能装置延续了冲程效率高、载荷平稳的特性,相比单一直翻卷管,总吸能提高了105.75%,比吸能提高了26.28%。利用径向基函数代理模型及遗传算法对组合吸能装置的比吸能进行寻优,优化结果显示,最大比吸能在多胞管、波纹管壁厚分别取上限值、下限值时达到,且相比单一直翻卷管,其值提高了30.86%。

自由外翻式组合吸能装置的设计及优化

本文设计了一种三节直圆管翻卷吸能装置,该装置基于金属圆管外翻吸收冲击能的原理,受到冲击时通过上部圆管及下部圆管的外翻卷变形,中部波纹管与多胞管的轴向压缩缓冲碰撞带来的冲击,经过仿真得出,该装置具有较高的比吸能及冲击效率。