板状立方点阵超结构填充汽车吸能盒的抗冲击吸能特性
2020-10-21齐德兴吴文旺
汽车安全与节能学报 2020年3期
张 鹏,齐德兴,夏 勇,李 营,吴文旺
(1. 北京理工大学 先进结构技术研究院,北京100081,中国;2. 汽车安全与节能国家重点实验室,清华大学,北京100084,中国;3. 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 工程力学系,上海200240,中国)
能源和环境问题给汽车行业可持续发展带来的压力与日俱增[1],汽车轻量化设计可降低燃油车油耗,提高新能源车辆续航里程,有效缓解这一压力[2]。作为可高速移动的载人用具,车辆发生交通事故时的撞击对人员和车身损害巨大,有效降低撞击损伤、提升车辆被动防护性能对轻量化抗冲击吸能结构提出了更高要求。
基于复合材料、轻质合金以及泡沫填充物等材料所设计的轻质薄壁结构,因其低制造成本和高吸能效率被广泛应用于轻量化车辆抗冲击吸能部件。近年来,对薄壁吸能结构的诱导槽[3-4]设计、截面形状[5]设计以及结构的多胞设计[6-7]研究,使薄壁结构变形稳定性及吸能量得到很大提升。通过对圆形、方形、六边形等不同截面吸能结构进行对比,张斌[8]发现正方形截面结构在能量吸收和平均碰撞力方面效果更佳。ZHANG Xiong[3]等人系统分析了诱导槽数量、尺寸等因素对吸能管吸能性能的影响,发现适当增加诱导槽宽度可降低峰值载荷,且4个凹槽相对2个凹槽吸能量更大。HOU Shujuan[9]在冲击载荷条件下将多胞薄壁结构吸能量和峰值碰撞力与单胞结构进行对比,发现多胞数量的增加在提高结构单位质量吸能量的同时,也会造成其峰值碰撞力显著增加。……
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