【摘 要】
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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
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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。
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