检索结果-南通市图书馆

泡沫填充薄壁结构的抗弯性分析及多目标优化设计

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

机械工程学报 2016年第24期52卷 115-122页

作者：张勇刘舒然赖雄鸣张峰华侨大学机电及自动化学院厦门361021

泡沫铝填充薄壁结构具有轻质、较大承载能力以及高效吸能特性,越来越多地应用于各种工程结构。提出一种新颖的轴向梯度泡沫填充薄壁结构,采用试验与数值分析的方法,系统地分析空管、均匀泡沫填充及梯度泡沫填充薄壁圆管在弯曲工况下的... 详细信息

泡沫铝填充薄壁结构具有轻质、较大承载能力以及高效吸能特性,越来越多地应用于各种工程结构。提出一种新颖的轴向梯度泡沫填充薄壁结构,采用试验与数值分析的方法,系统地分析空管、均匀泡沫填充及梯度泡沫填充薄壁圆管在弯曲工况下的力学响应及能量吸收特性。研究发现,泡沫填充薄壁结构比空管具有更好的抗弯性能。与均匀泡沫填充结构相比,梯度泡沫不仅使得填充薄壁结构的变形模式从单褶皱模式变为多褶皱模式,截面扁化量和抗弯刚度损失显著减小,而且有效地提高了填充结构的承载力及吸能特性。为了进一步探索填充结构的最优耐撞性,结合Kriging近似技术与粒子群数值优化方法,对均匀泡沫和功能梯度填充泡沫薄壁结构进行多目标优化设计,得到了泡沫填充薄壁结构耐撞性的最佳参数匹配设计,并有效提高了结构的抗弯性能,为泡沫填充薄壁结构抗弯性设计提供了参考依据。

关键词：泡沫填充管三点弯耐撞性多目标优化

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

泡沫填充圆柱壳抗冲击响应与耦合效应分析

中北大学学报（自然科学版） 2023年第2期44卷 182-192页

作者：谭晓丽范志强张飞李耀宙胡敬坤中北大学航空宇航学院山西太原030051

为了探究泡沫完全填充和非完全填充对多胞管冲击响应的影响规律,选用6061-T4铝合金作为薄壁圆壳结构材料,选用泡沫铝作为填充芯体材料,采用质量块冲击实验装置对空心圆柱壳、泡沫填充管以及泡沫夹芯管三种结构进行了压溃实验。基于该动... 详细信息

为了探究泡沫完全填充和非完全填充对多胞管冲击响应的影响规律,选用6061-T4铝合金作为薄壁圆壳结构材料,选用泡沫铝作为填充芯体材料,采用质量块冲击实验装置对空心圆柱壳、泡沫填充管以及泡沫夹芯管三种结构进行了压溃实验。基于该动力学实验,对三种结构进行了有限元数值仿真,通过与实验结果对比来验证仿真方法的有效性,并且研究了结构压溃载荷、能量吸收和变形模式对结构几何参数(管壁厚度和泡沫密度)、冲击速度等因素的依赖规律,分析了泡沫填充圆柱壳的能量吸收机制与耦合效应。结果表明:1)泡沫填充管(FT)的管壁厚度由1.0 mm增大为1.5 mm时,平均压溃力(MCF)值提升的变化范围约为27%~30%,当泡沫密度由0.4 g/cm^(3)增大至0.5 g/cm^(3)时,MCF值提升的变化范围约为17%~20%,即随着泡沫密度和外管壁厚的增加,压溃载荷的动态增强效应会更明显。2)泡沫填充可有效增强结构的径向膨胀效应,提高其能量吸收性能。3)耦合效应产生的机理主要包括三种情况,即泡沫应力状态的改变、泡沫与管壁间的摩擦效应和管壁径向膨胀变形效应。

关键词：泡沫填充管圆柱壳夹芯管能量吸收耦合效应比吸能

泡沫填充薄壁结构动力学响应与高g值冲击防护设计

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

泡沫填充薄壁结构动力学响应与高g值冲击防护设计

作者：张飞中北大学

学位级别：硕士

弹体侵彻复杂防护层时可能产生多次高g值过载,极端环境下测控装置的耐撞性和存活度已经成了制约武器高速发射和深层侵彻的关键性技术瓶颈。在测控模块与弹体之间增加牺牲式的缓冲吸能结构可有效增强元器件的抗冲击性能。但连续多次高g... 详细信息

弹体侵彻复杂防护层时可能产生多次高g值过载,极端环境下测控装置的耐撞性和存活度已经成了制约武器高速发射和深层侵彻的关键性技术瓶颈。在测控模块与弹体之间增加牺牲式的缓冲吸能结构可有效增强元器件的抗冲击性能。但连续多次高g值冲击、弹内狭小空间约束和平稳有序的反馈载荷需求等恶劣服役条件对缓冲结构在极端动载下的动力学响应与优化提出更苛刻的要求。本文以高g值防护中所需抗冲击结构设计为背景,针对泡沫填充圆柱壳、多胞管以及泡沫填充多胞管三类泡沫填充薄壁结构在中高速冲击下的力学响应开展实验、数值模拟和理论研究,分析结构压溃载荷、能量吸收和变形模式对结构几何参数、冲击速度等因素的依赖规律,研究泡沫填充薄壁结构的能量吸收机制并进行调控优化。本文选用熔体发泡法制备的闭孔泡沫铝平台应力对冲击速度存在微弱的依赖关系,主要由冲击惯性引起。侧限压缩平台应力相比于单轴压缩时提升约5.23MPa和5.72MPa,泡沫填充、增加壁厚和冲击速度均可使薄壁结构产生能量吸收效率更高的手风琴折叠失效模式;等质量夹芯管的MCF和SEA比填充管高0.29-2.72k N和0.38-1.69J/g;填充管（FT）和夹芯管（ST）两种结构平均压溃载荷对管壁厚度和泡沫密度依赖性较大,在60m/s加载范围内两种结构的动态MCF和SEA可分别提升约2.25-3.22k N、1.77-3k N和1.44-1.82 J/g、1.43-2.24 J/g,对变形结构直径分析可知,ST和FT在压缩60%时的平均直径相比圆柱壳分别增大3.99%、5.97%和3.99%、8.34%,结构径向膨胀随冲击速度增大而增大。分析认为耦合效应产生机理主要包括泡沫应力状态的改变、泡沫与管壁间的摩擦效应和管壁径向膨胀变形效应。多胞管（MT）具有平稳的反馈载荷和优异的吸能特性,相比填充结构和夹芯结构具有更大的压缩行程和比吸能,但在60m/s以内的冲击加载下压溃载荷无明显的动态增强效应。MT在准静态加载下外管主要以手风琴模式进行折叠,内管和肋板则主要产生非对称长波折叠。在冲击加载下,外管手风琴折叠模式更规则,且内管产生更多瓣数的金刚石短波折叠,增加了结构的吸能。泡沫填充多胞管（FMT）可有效增加MT的MCF,FMT压溃载荷和能量吸收对加载速度具有明显的依赖性,在当前加载速度范围内MCF提升约26.81%。低密度泡沫填充可在不明显降低（4.07-11.13%）结构比吸能的前提下提高结构动态能量吸收特性。结果表明增加泡沫填充和提高加载速度,均可改善MT结构压溃变形模式、提高结构能量吸收。构建了MT和FMT平均压溃载荷的理论预测模型,但薄壁结构压溃载荷的动态增强系数与速度正相关。结合泡沫填充和多胞化设计并制备了一种改进的泡沫填充多胞薄壁结构OFT,实验表明该结构具有较高的比吸能和动态吸能特性。基于数值模拟开展了高g值冲击响应研究,通过多目标优化获得了40000g幅值、脉宽200us三次高g值冲击下结构参数的最优解。本文针对泡沫填充薄壁结构的研究可为深入理解泡沫-薄壁结构相互作用机制提供依据,为高g值抗冲击防护设计提供技术思路。

关键词：高g值泡沫填充管多胞管数值模拟多目标优化 NSGA-Ⅱ算法

聚合物泡沫填充双管结构弯曲吸能性能优化设计

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

机械工程与自动化 2018年第4期 16-18,21页

作者：李傲周鸣昊谷先广合肥工业大学汽车与交通工程学院安徽合肥230009

为探索更加轻质高效的吸能结构,满足碰撞安全性能设计需求,针对一种新颖的聚合物泡沫填充双管结构的弯曲吸能性能进行了参数研究及优化设计。优化设计考虑了3种不同的弯曲工况,以结构的外管厚度、内管外径及内管厚度为优化设计变量,以... 详细信息

为探索更加轻质高效的吸能结构,满足碰撞安全性能设计需求,针对一种新颖的聚合物泡沫填充双管结构的弯曲吸能性能进行了参数研究及优化设计。优化设计考虑了3种不同的弯曲工况,以结构的外管厚度、内管外径及内管厚度为优化设计变量,以提升结构的比吸能(Specific Energy Absorption,SEA)为目标,并限制弯曲过程中的峰值力(Peak Crushing Force,PCF)。优化采用了一种综合有限元仿真分析、实验设计、代理模型技术、优化算法的系统方法。优化结果表明:相比初始设计,聚合物泡沫填充双管结构最优设计在3种弯曲工况下的吸能性能均有提升。

关键词：泡沫填充管多工况弯曲吸能特性优化设计

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

碰撞试验中泡沫填充铝管的最优化设计

钢结构 2008年第9期23卷 77-78页

作者： H.R.Zarei M.Krger

对泡沫填充空心方铝管进行轴向撞击粉碎试验。此外,为获得更多有关撞击过程的信息,也对试验进行了有限元模拟分析。为找到更有效轻便的撞击减震器,并达到吸收最多能量的目的,在方矩形管的优化设计中采用了多元设计优化方法(MDO)。基于... 详细信息

对泡沫填充空心方铝管进行轴向撞击粉碎试验。此外,为获得更多有关撞击过程的信息,也对试验进行了有限元模拟分析。为找到更有效轻便的撞击减震器,并达到吸收最多能量的目的,在方矩形管的优化设计中采用了多元设计优化方法(MDO)。基于管的最佳几何尺寸考虑将具有最轻重量并且吸收能量最多作为设计目标。前期研究表明,使用高密度蜂窝材料填充会使管吸收更多能量,但重量不是最轻[Zarei H R,Krger *** honey-comb filled crash absorber *** Des2007,29:193-204]。因此,为了解采用不同密度的泡沫填充管的撞击性能,进行了全面的研究,。采用MDO方法寻找一种优化填充管,使其吸收的能量与最优空心管吸收的能量一样多。

关键词：动态撞击试验设计多元化优化泡沫填充管

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

薄壁结构的能量吸收性能分析

薄壁结构的能量吸收性能分析

作者：林贞琼华南理工大学

学位级别：硕士

金属薄壁结构的质量轻,成本低,具有优异的能量吸收性能,因而被广泛应用于车辆、飞机、轮船等运载器的耐撞性防护上。薄壁结构的能量吸收性能优劣主要与其截面形状,结构尺寸,结构形式,是否填充泡沫等因素有重要关系。本文围绕如何提高金... 详细信息

金属薄壁结构的质量轻,成本低,具有优异的能量吸收性能,因而被广泛应用于车辆、飞机、轮船等运载器的耐撞性防护上。薄壁结构的能量吸收性能优劣主要与其截面形状,结构尺寸,结构形式,是否填充泡沫等因素有重要关系。本文围绕如何提高金属薄壁结构在轴向冲击条件下的耐撞性能展开一系列的研究:1.基于准静态实验与动态试验,对含有凹角单元的星形管轴向冲击下的变形特点与能量吸收特性进行对比分析。结果表明,星形管在变形过程中形成的褶皱个数比凸多边形管少,另一方面由于星形管增加了角单元的个数,形成一个褶皱单元的变形抗力更高。2.对星形管的几何结构参数包括等效直径D,管长L,壁厚t,角单元个数N进行参数化分析,给出星形管的变形模式分布图以及各个参数对能量吸收性能的影响。通过分析柔度对变形模式的影响规律,可以知道,柔度是影响薄壁管轴向冲击下变形稳定性的重要因素。通过理论分析,给出几何结构参数与平均载荷m P,比吸能SEA之间的解析关系。3.提出一种新型的多层星形管结构,在文中命名为CSC管。实验与仿真结果表明,由于管壁之间的相互协调作用,这种新型结构的耐撞性能有了显著的提高。基于代理模型,选择三个组成管的壁厚作为设计变量,使初始峰值载荷p P取最大值,比吸能SEA取最小值作为优化目标,采用非劣排序遗传算法的改良版NSGAⅡ进行多目标智能优化设计。4.以正六边形蜂窝与拉胀蜂窝作为正、负泊松比泡沫的理想化模型代表,对正、负泊松比泡沫填充单管和夹芯双管轴向冲击行为进行有限元模拟。分析泡沫的泊松比对结构的耐撞性能的影响,并比较不同泊松比模型的管壁与泡沫之间的相互作用对能量吸收的贡献。并提出一种兼具正、负泊松比泡沫的优势的混合泊松比泡沫模型。

关键词：耐撞性多角单元泡沫填充管代理模型负泊松比

面向汽车被动安全的凹多边形管在多角度碰撞下的耐撞性研究

同方学位论文库评论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

面向汽车被动安全的凹多边形管在多角度碰撞下的耐撞性研究

作者：金林华南理工大学

学位级别：硕士

随着汽车保有量的增加,汽车碰撞不可避免的增多,由于汽车碰撞造成的人员伤亡数量也在不断增加,人们对提高汽车被动安全有着迫切的需求。在汽车发生碰撞时,汽车吸能结构起到主要的保护作用,因此研究汽车吸能结构的耐撞性对于提升汽车被... 详细信息

随着汽车保有量的增加,汽车碰撞不可避免的增多,由于汽车碰撞造成的人员伤亡数量也在不断增加,人们对提高汽车被动安全有着迫切的需求。在汽车发生碰撞时,汽车吸能结构起到主要的保护作用,因此研究汽车吸能结构的耐撞性对于提升汽车被动安全有重要的意义。薄壁结构因为能有效地将碰撞动能转化为塑性变形能而被广泛地应用在车辆的吸能结构中。吸能结构的耐撞性与截面形状,几何尺寸和碰撞情况有关。本文围绕凹角管在多角度碰撞下的耐撞性进行系统性研究:1.基于准静态压缩试验,对凹角管在轴向碰撞下的变形和吸能特性进行了研究。利用数值仿真分析了角单元对凹角管变形和耐撞性的影响,结果表明,凹角管所受的平均力随着角单元的增加而减少;而且,相对于方管凹角管具有良好的吸能特性。通过理论分析,得到凹角管平均力的预测公式。2.分别对凹角管的结构参数直径D,厚度t,高度H和角单元θ进行了参数化分析,给出了凹角管最终变形分布图,分析结构参数对凹角管耐撞性的影响。结果表明直径是决定凹角管变形的主要因素。利用平均力F和厚度t之间的数量关系验证了仿真结果。3.采用了试验,理论和仿真相结合的方式分析泡沫铝在多角度碰撞下的变形和吸能特性。提出一种泡沫铝和凹角管组成的泡沫填充管,仿真结果表明,角单元θ,泡沫密度ρ和厚度t是影响填充管吸能特性的重要参数。其中泡沫密度对填充管耐撞性提升的效果最好;凹角截面带来的负泊松比效应对填充管的吸能量有明显提升,同时会增强凹角管和泡沫铝的相互作用。4.将星形截面应用在锥形管设计中,对锥角和厚度t进行参数化分析,结果表明,锥角是决定变形和吸能的主要因素。在多角度碰撞下,锥角能够阻止星形管发生整体弯曲变形,从而维持较高的吸能能力。根据锥角对吸能的影响规律,提出样条曲线锥形星形管。以样条曲线轮廓作为优化目标,基于代理模型进行多目标优化。优化的结果显示,在F不变的基础上SEA提升了9.87%。

关键词：汽车被动安全耐撞性凹形截面泡沫填充管样条曲线