磁流变液仿生薄壁吸能管及其耐撞性可控度的研究

作     者：程翔宇 白中浩 蒋彬辉 朱峰 周启峰 Xiangyu Cheng;Zhonghao Bai;Binhui Jiang;Feng Zhu;Clifford C.Chou

作者机构：湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 约翰斯霍普金斯大学极限材料研究所巴尔的摩21218 韦恩州立大学生物工程中心底特律48201 

出 版 物：《汽车工程》 (Automotive Engineering)

年 卷 期：2021年第43卷第12期

页      面：1806-1816,1831页

核心收录：

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 1002[医学-临床医学] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0837[工学-安全科学与工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0811[工学-控制科学与工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(51621004)。 

主　　题：薄壁管 磁流变液 仿生结构 耐撞性 吸能可控度 

摘      要：为克服传统薄壁管耐撞性恒定、环境适应性差的缺点,受马尾草结构的启发,提出一种可应用于薄壁管结构设计的磁流变仿生吸能单元的设想。建立了磁流变液仿生单元吸能理论模型和吸能可控度理论公式,对一定尺寸的磁流变液仿生单元进行了有限元仿真分析。结果显示:在一定尺寸和一定压缩条件下,流固耦合仿真和固体结构仿真预测的磁流变液和固体结构的吸能与理论模型预测结果相差分别仅为3.49%和2.16%,磁流变仿生单元吸能可控度随压缩长度的增加而减小,最高可达27.73%。在压缩近67%的长度下,可控度仍可达到12.29%,仿真预测的可控度值与理论值高度一致。最后,将仿真中一定尺寸的磁流变仿生吸能单元应用于传统9胞薄壁管中。对比结果表明:与传统9胞薄壁管结构相比,填充了磁流变仿生吸能单元的薄壁管总吸能量提高了293.7%,固体结构的比吸能提高了62.54%,最大可控度达22.44%。