类向日葵夹芯圆柱壳的准静态轴向吸能特性与优化

采用实验、理论和数值模拟方法研究了类向日葵夹芯圆柱壳在准静态轴向加载下的吸能特性。首先,对3种内径的夹芯圆柱壳及其构件进行了准静态轴向压缩实验和数值模拟。结果表明:所有夹芯圆柱壳的比吸能和压溃力效率都大于其各个组成构件以及构件之和;芯壳的波浪形结构比圆柱壳结构具有更好的能量吸收能力;圆柱壳和波浪形曲线芯壳的联合使用可以有效地提高薄壁金属结构的吸能效率。其次,基于简化的超级折叠单元理论,推导了夹芯圆柱壳的轴向平均压溃力的理论公式。理论预测的平均压溃力与实验结果及数值模拟结果间的相对误差均在10%以内。最后,以比吸能最大和峰值压溃力最小为目标,进行了类向日葵夹芯圆柱壳吸能特性的多目标优化设计,得到了夹芯圆柱壳比吸能和峰值压溃力的Pareto前沿,优化后的夹芯圆柱壳的比吸能和平均压溃力均有提高,与此同时,质量减小。