王钧仡， 仝真真*,2， 王 伟， 屈建龙， 徐新生

(1.大连理工大学 工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室，大连 116024；2.大连交通大学 机车车辆工程学院，大连 116028)

1 引 言

吸能装置为汽车和轨道交通工具等提供一定程度的安全保障，一般由单个或多个吸能结构[1,2]组合而成。作为主要吸能结构的金属薄壁结构，其吸能原理是通过屈曲变形达到能量吸收的目的。因此，设计能引导薄壁结构屈曲变形的吸能结构受到广泛关注，如端部触发缺陷设计[3]、开槽和开孔设计[4,5]、预折纹设计[6]、填充材料设计[7,8]以及附加隔板设计[9,10]等。在单胞薄壁吸能结构设计的基础上，又发展了比较规则的多胞吸能结构[11]。在这些吸能结构的设计中，需改变原基体结构的形状等，并且会增加加工工艺难度。因此，寻找一种既不改变薄壁结构形状又能控制结构屈曲模态的方法是非常有必要的。表面纳米化[12,13]在一定程度上可实现这一功能，特别是纳米化可大大提高屈服应力，达到600 MPa～1000 MPa。借助局部表面纳米化可改变结构局部的力学性能的原理，发展了一种新的局部表面纳米化单胞薄壁管吸能结构的设计[14,15]。本文对局部表面纳米化多胞吸能薄壁结构进行数值模拟，并优化设计出吸能效果更好的多胞结构。

2 基本计算模型和方法

选取多胞薄壁结构的材料为304不锈钢，该材料的弹性模量为196 GPa，泊松比为0.27，屈服极限为260 MPa，材料密度为7960 kg/m3。经过表面纳米化后材料的力学性能[12-15]与表面纳米化过程和方式有关。……