折疊薄壁結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能研究.pdf

1、金屬薄壁結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的能量吸收和力學(xué)性能，在結(jié)構(gòu)碰撞安全和工程防護(hù)等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外研究表明通過采用變厚度或改用多胞結(jié)構(gòu)都能顯著提高薄壁結(jié)構(gòu)的耐撞性，但是這些方法存在一定的局限性，即結(jié)構(gòu)的制備相對(duì)困難，加工成本高，技術(shù)難度大。本文針對(duì)一類折疊薄壁結(jié)構(gòu)的吸能特性進(jìn)行研究，其特點(diǎn)是制備簡(jiǎn)單、成本低、截面形式豐富、結(jié)構(gòu)尺寸靈活。通過折疊的方法不僅可以折疊得到各類單胞結(jié)構(gòu)，還可以制備形式多樣的多胞結(jié)構(gòu)。通過對(duì)金屬薄板進(jìn)行折疊制備了一

2、批不同截面形狀的折疊薄壁結(jié)構(gòu)試件，采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了準(zhǔn)靜態(tài)軸向和橫向加載實(shí)驗(yàn)。運(yùn)用LS-DYNA軟件基于非線性有限元方法對(duì)不同類型的折疊薄壁結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，并基于驗(yàn)證的數(shù)值模型對(duì)考慮和不考慮焊接、不同壁厚、和不同截面形狀的情況進(jìn)行了動(dòng)態(tài)加載仿真研究。討論了結(jié)構(gòu)形式、焊接情況和壁厚對(duì)軸向加載吸能特性的影響，加載方向和結(jié)構(gòu)形式對(duì)橫向加載吸能特性的影響。研究表明在軸向加載下由于結(jié)構(gòu)形式的原因部分折疊薄壁試件會(huì)散開，在橫向下

3、載下存在一些對(duì)制造誤差敏感的特殊變形模式，在這兩種情況下模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)有較大的差異，其他情況下數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。通過對(duì)比折疊薄壁結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的方管的能量吸收特性，發(fā)現(xiàn)通常情況下折疊單胞薄壁結(jié)構(gòu)的吸能性能要低于或接近傳統(tǒng)薄壁結(jié)構(gòu)的性能，但折疊多胞薄壁結(jié)構(gòu)的吸能性能要高于傳統(tǒng)單胞薄壁結(jié)構(gòu)。此外通過點(diǎn)焊連接可以進(jìn)一步提高折疊薄壁結(jié)構(gòu)的能量吸收能力和效率，通過選擇合理的截面形狀和加載方向可以最大化的發(fā)揮折疊薄壁結(jié)構(gòu)的能量吸收能力。