折疊薄壁結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能研究.pdf

1、金屬薄壁結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的能量吸收和力學性能，在結(jié)構(gòu)碰撞安全和工程防護等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。國內(nèi)外研究表明通過采用變厚度或改用多胞結(jié)構(gòu)都能顯著提高薄壁結(jié)構(gòu)的耐撞性，但是這些方法存在一定的局限性，即結(jié)構(gòu)的制備相對困難，加工成本高，技術(shù)難度大。本文針對一類折疊薄壁結(jié)構(gòu)的吸能特性進行研究，其特點是制備簡單、成本低、截面形式豐富、結(jié)構(gòu)尺寸靈活。通過折疊的方法不僅可以折疊得到各類單胞結(jié)構(gòu)，還可以制備形式多樣的多胞結(jié)構(gòu)。通過對金屬薄板進行折疊制備了一

2、批不同截面形狀的折疊薄壁結(jié)構(gòu)試件，采用萬能材料試驗機進行了準靜態(tài)軸向和橫向加載實驗。運用LS-DYNA軟件基于非線性有限元方法對不同類型的折疊薄壁結(jié)構(gòu)的實驗過程進行了數(shù)值模擬，并基于驗證的數(shù)值模型對考慮和不考慮焊接、不同壁厚、和不同截面形狀的情況進行了動態(tài)加載仿真研究。討論了結(jié)構(gòu)形式、焊接情況和壁厚對軸向加載吸能特性的影響，加載方向和結(jié)構(gòu)形式對橫向加載吸能特性的影響。研究表明在軸向加載下由于結(jié)構(gòu)形式的原因部分折疊薄壁試件會散開，在橫向下

3、載下存在一些對制造誤差敏感的特殊變形模式，在這兩種情況下模擬結(jié)果與實驗結(jié)果會有較大的差異，其他情況下數(shù)值模擬與實驗結(jié)果吻合良好。通過對比折疊薄壁結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的方管的能量吸收特性，發(fā)現(xiàn)通常情況下折疊單胞薄壁結(jié)構(gòu)的吸能性能要低于或接近傳統(tǒng)薄壁結(jié)構(gòu)的性能，但折疊多胞薄壁結(jié)構(gòu)的吸能性能要高于傳統(tǒng)單胞薄壁結(jié)構(gòu)。此外通過點焊連接可以進一步提高折疊薄壁結(jié)構(gòu)的能量吸收能力和效率，通過選擇合理的截面形狀和加載方向可以最大化的發(fā)揮折疊薄壁結(jié)構(gòu)的能量吸收能力。