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多边形薄壁多胞管的轴向吸能特性研究

塑性工程学报 2021年第1期28卷 179-188页

作者：靳明珠尹冠生姚如洋郝文乾张博长安大学理学院陕西西安710064 湖南大学机械与运载工程学院湖南长沙410082 中北大学机电工程学院山西太原030051

通过数值模拟得到内部添加Y型、三角形和四边形肋板的四、六、八边形薄壁多胞管在准静态轴向荷载作用下的吸能特性,进而基于简化的超折叠单元理论和基本单元法,提出了一种包含正则化平均压溃力修正系数的理论模型,用于预测多边形薄壁多... 详细信息

通过数值模拟得到内部添加Y型、三角形和四边形肋板的四、六、八边形薄壁多胞管在准静态轴向荷载作用下的吸能特性,进而基于简化的超折叠单元理论和基本单元法,提出了一种包含正则化平均压溃力修正系数的理论模型,用于预测多边形薄壁多胞管在轴向压溃过程中的响应。研究结果表明:理论预测与数值模拟的结果吻合较好;多胞管的比吸能随着多边形边数的增加而提高;内部添加三角形和四边形肋板比添加Y型肋板的多胞管吸能效果好;修正的正则化平均压溃力与修正系数(有效压溃距离因子)和边厚比有关,且随边厚比的增大而增大;K型单元和包含该基本单元的多胞管修正的正则化平均压溃力最高;八边形-四边形多胞管的吸能特性最佳。

关键词：多边形多胞管吸能特性轴向荷载修正系数平均压溃力

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新型多胞管轴向吸能特性的理论和数值研究

应用力学学报 2021年第2期38卷 480-489页

作者：靳明珠尹冠生郝文乾姚如洋张博长安大学理学院西安710064 中北大学机电工程学院太原030051 湖南大学机械与运载工程学院长沙410082

为改善多边形薄壁管的轴向吸能特性,设计了在其角部区域添加胞元的新型多胞管。基于简化的超折叠单元理论,提出了一种预测多胞管平均压溃力的理论模型。此外,通过数值模拟给出了多胞管在准静态轴向荷载作用下的吸能特性。研究结果表明:... 详细信息

为改善多边形薄壁管的轴向吸能特性,设计了在其角部区域添加胞元的新型多胞管。基于简化的超折叠单元理论,提出了一种预测多胞管平均压溃力的理论模型。此外,通过数值模拟给出了多胞管在准静态轴向荷载作用下的吸能特性。研究结果表明:理论预测和数值模拟的平均相对误差为5.65%。多胞管的吸能特性随壁厚的增大而增大,随边厚比的增大而减小。在多边形管的角部区域添加胞元可显著提高结构的吸能特性。在四边形管的角部区域添加菱形胞元比添加拱形胞元的吸能特性好;在六边形管的角部区域添加拱形胞元和添加菱形胞元的吸能特性相近。四边形-菱形多胞管的吸能特性最佳。

关键词：多胞管吸能特性轴向荷载平均压溃力

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棱边强化薄壁方管轴向压溃吸能特性

汽车工程 2017年第11期39卷 1252-1260页

作者：郑玉卿朱西产同济大学汽车学院上海201804 湖州师范学院工学院湖州313000

采用Hypermesh 9.0和Lsdyna 971数值仿真分析了棱边强化对薄壁方管轴向压溃过程能量吸收机理的影响。基于单个方管折叠单元能量平衡方程,采用分项能量修正法和影响因子归一化建立了棱边强化薄壁方管轴向压溃能量平衡方程。理论推导出棱... 详细信息

采用Hypermesh 9.0和Lsdyna 971数值仿真分析了棱边强化对薄壁方管轴向压溃过程能量吸收机理的影响。基于单个方管折叠单元能量平衡方程,采用分项能量修正法和影响因子归一化建立了棱边强化薄壁方管轴向压溃能量平衡方程。理论推导出棱边强化方管平均压溃力预测公式和吸能增幅表达式,其中,平均压溃力的仿真结果与预测公式计算结果吻合较好。Q235方管压溃试验结果表明,棱边强化方管平均压溃力公式也可用于预测原始方管,且效果更好。吸能对比表明:棱边强化后,棱边与平板的塑性变形在轴向压溃过程中存在强耦合关系,两部分的吸能均有提升。对于截面为56.36mm×56.36mm、厚度为1.0mm的薄壁方管,棱边约强化4倍,4条棱边仅占薄壁方管截面9.09%,理论上可使方管总体吸能量提升近30%,可见棱边强化能显著提升薄壁方管轴向压溃吸能水平。

关键词：薄壁方管棱边强化能量吸收平均压溃力数值仿真压溃试验

基于理论和数值模拟的薄壁多胞管轴向吸能特性研究

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塑性工程学报 2020年第10期27卷 192-202页

作者：靳明珠尹冠生姚如洋史明辉刘亚红长安大学理学院陕西西安710064

基于简化的超折叠单元理论和基本单元法,提出了一种预测多边形薄壁多胞管平均压溃力的理论模型,并通过数值模拟得到了内部添加肋板的四、六、八边形薄壁多胞管在准静态轴向压缩过程中的变形模式和吸能特性。结果表明:理论预测和数值模... 详细信息

基于简化的超折叠单元理论和基本单元法,提出了一种预测多边形薄壁多胞管平均压溃力的理论模型,并通过数值模拟得到了内部添加肋板的四、六、八边形薄壁多胞管在准静态轴向压缩过程中的变形模式和吸能特性。结果表明:理论预测和数值模拟与以往的实验结果吻合较好。在内部添加肋板可显著提高多边形薄壁管的吸能特性,四、六、八边形管内部添加十字型肋板比添加X型肋板的薄壁多胞管的吸能能力提高更多,比吸能分别提升了68.936%、17.725%和15.297%。正则化平均压溃力与有效压缩距离因子和边厚比有关,且随着边厚比的增大而增大。多胞管的正则化平均压溃力高于对应的单胞管。

关键词：薄壁多胞管吸能轴向荷载平均压溃力

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棱线强化薄壁方管轴向压溃力学特性

同济大学学报（自然科学版） 2016年第6期44卷 949-954页

作者：郑玉卿朱西产胡强陈志宝同济大学汽车学院上海201804 江西省科学院应用物理研究所江西南昌330029

基于Wierzbicki和Abramowicz提出的方管理想化折叠机构和能量耗散模式,引入棱线与平板的屈服强度比,修正了棱线强化薄壁方管在准静态轴向压溃作用下的能量平衡方程,并推导出了平均压溃力理论预测公式.CAE(computer aided engineering)... 详细信息

基于Wierzbicki和Abramowicz提出的方管理想化折叠机构和能量耗散模式,引入棱线与平板的屈服强度比,修正了棱线强化薄壁方管在准静态轴向压溃作用下的能量平衡方程,并推导出了平均压溃力理论预测公式.CAE(computer aided engineering)数值仿真完整再现了稳定压溃阶段棱线强化方管形成一个新折叠单元的塑性变形过程.仿真与理论结果对照表明,理论预测公式可以较准确地预测棱线强化薄壁方管准静态轴向压溃过程的平均压溃力,且最大偏差不超过4.3%;其次,对于截面长、宽、高分别为56,56,1.0 mm的方管,仅占整个截面周长9.09%的4根强化棱线可使其平均压溃力提升53.8%.

关键词：棱线强化折叠单元能量耗散数值仿真平均压溃力

Q235B直缝焊管轴向冲击性能的理论和试验研究

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振动与冲击 2016年第20期35卷 98-103页

作者：郑玉卿朱西产董学勤马志雄同济大学汽车学院上海201804 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070

基于Alexander静态压溃模型和Cowper-Symonds经验方程,推导出含应变率效应的圆管动态平均压溃力预测公式,同时论述了它与Abramowicz提出的理论公式异同点。然后利用跌落塔装置对9种规格的Q235B直缝薄壁焊管进行冲击试验,将理论预测值与... 详细信息

基于Alexander静态压溃模型和Cowper-Symonds经验方程,推导出含应变率效应的圆管动态平均压溃力预测公式,同时论述了它与Abramowicz提出的理论公式异同点。然后利用跌落塔装置对9种规格的Q235B直缝薄壁焊管进行冲击试验,将理论预测值与实测值进行对比,结果表明:基于Alexander模型推导出的动态平均压溃力预测值整体偏小,而Abramowicz公式的预测值整体偏大。最后结合冲击试验过程和结果,修正了Abromowicz的平均压溃力预测公式,将应变率敏感系数3.91调为3.0,修正值与所有试验值吻合良好,最大偏差不超过8%;另外,还给出了用于预测中等尺寸薄壁焊管的简易动态峰值压溃力预测公式。

关键词：薄壁焊管冲击试验平均压溃力峰值压溃力理论预测

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单元薄壁矩形截面梁的平均压溃力研究

华南理工大学学报（自然科学版） 2014年第9期42卷 102-106,146页

作者：田晟华南理工大学土木与交通学院广东广州510640

纵梁的平均压溃力决定着轿车纵梁在碰撞过程中吸收能量的能力.研究纵梁的平均压溃力,可在概念设计阶段了解纵梁的碰撞性能,减少潜在的设计缺陷.但文献中纵梁平均压溃力的拟合结果与试验及仿真偏差较大.为此,文中采用物理试验与仿真试验... 详细信息

纵梁的平均压溃力决定着轿车纵梁在碰撞过程中吸收能量的能力.研究纵梁的平均压溃力,可在概念设计阶段了解纵梁的碰撞性能,减少潜在的设计缺陷.但文献中纵梁平均压溃力的拟合结果与试验及仿真偏差较大.为此,文中采用物理试验与仿真试验相结合的方法,分析平均压溃力与材料的截面形状、厚度和力学性能的关系,并对一系列单元薄壁矩形截面梁进行试验与仿真,根据统计学中极差、最大偏差和标准差最小化原则,推导出新的矩形截面梁平均压溃力公式.计算结果表明,所推导公式的拟合值比现有文献公式的更加接近仿真值,能够满足轿车前纵梁概念的设计需要.

关键词：薄壁结构平均压溃力截面形状材料力学性能计算机仿真计算

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内高压碰撞吸能盒的耐撞性能开发

汽车技术 2018年第7期 43-47页

作者：朱学武王士彬张健中国第一汽车集团有限公司汽车振动噪声与安全控制综合技术国家重点实验室长春130011 国家汽车质量监督检验中心(长春) 长春130011

以某A级车前碰撞吸能盒为研究对象,通过仿真优化、总成试验、台车试验、整车试验的耐撞性能开发流程,实现内高压吸能盒的耐撞性能开发和验证。在保证结构更改对耐撞性能、约束系统性能影响尽可能小的前提下,进行了吸能盒等安全部件的性... 详细信息

以某A级车前碰撞吸能盒为研究对象,通过仿真优化、总成试验、台车试验、整车试验的耐撞性能开发流程,实现内高压吸能盒的耐撞性能开发和验证。在保证结构更改对耐撞性能、约束系统性能影响尽可能小的前提下,进行了吸能盒等安全部件的性能开发。结果表明,与原有冲焊结构相比,内高压结构的变形一致性更高,质量降低3%,成本降低4.2%,RCAR工况下总成吸能增加26.7%,具有较好的综合性能优势。

关键词：碰撞吸能盒内高压成型平均压溃力耐撞性能安全

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铝制多胞吸能结构特性及其应用研究

铝制多胞吸能结构特性及其应用研究

作者：袁天勋重庆理工大学

学位级别：硕士

轻质多胞吸能结构的研究为车身轻量化和汽车碰撞安全性问题提供了解决方案。相对于传统的等厚度吸能结构,非等厚度或变厚度结构优化了材料的利用率,同时提高了结构的轻量化和耐撞性,是近年来研究的热点。本文采用理论解析、有限元仿真... 详细信息

轻质多胞吸能结构的研究为车身轻量化和汽车碰撞安全性问题提供了解决方案。相对于传统的等厚度吸能结构,非等厚度或变厚度结构优化了材料的利用率,同时提高了结构的轻量化和耐撞性,是近年来研究的热点。本文采用理论解析、有限元仿真和试验相结合的方法研究了非等厚度铝制多胞吸能结构的吸能及压溃特性,提出并推导了一种平均压溃力理论预测模型。依据某实际特种车改装设计项目的被动安全性防护要求,以某型特种车主动冲撞时的拦截和碰撞保护为应用对象,完成了多胞吸能盒与车身的刚度匹配和优化设计,并通过对比前后的碰撞效果,验证了将非等厚度铝制多胞吸能盒应用于特种车辆冲撞拦截碰撞防护的可行性:(1)对三种相同质量的多胞吸能结构——四胞、五胞和九胞进行了准静态轴向载荷下的耐撞性有限元仿真分析,对比了三种多胞吸能结构的变形模式和耐撞性表现,结果表明五胞吸能结构拥有更好的抗压缩性能力和更优异的吸能能力。(2)基于简单的超折叠单元法,结合多胞吸能结构不同基本折叠单元的吸能特性,对简单的超折叠单元理论的推导过程进行了改进,并将其由等厚度板拓展到了非等厚度板,提出并推导了一种非等厚度多胞吸能结构平均压溃力理论预测模型,并对理论结果、仿真结果、试验结果进行了系统性的对比分析。结果表明理论解析解与实验结果和有限元仿真结果均吻合良好。(3)对某型特种车拦截碰撞进行了有限元仿真分析,对碰撞过程中的纵梁碰撞力曲线、B柱加速度曲线、纵梁吸能曲线、纵梁弯折角曲线进行了耐撞性分析。结果表明,后续设计优化的吸能结构不但要相对于对方车辆具有一定刚度,同时保护我方车辆和成员的安全,完成了特种车耐撞性的初始评价和数据收集。(4)基于非等厚度多胞吸能结构平均压溃力理论预测模型,根据拦截碰撞中某型特种车耐撞性特点,对非等厚度五胞吸能结构进行了刚度匹配和结构设计,并采用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-II)对其相关几何尺寸进行了多目标优化。之后完成了安装五胞吸能盒后相同工况下两车拦截碰撞仿真分析,对比了优化前后某型特种车的碰撞性能,验证了将多胞吸能盒应用于特种车辆冲撞拦截碰撞防护的可行性。

关键词：多胞结构非等厚度平均压溃力拦截碰撞特种车