【摘 要】
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为了减少结构在各种汽车碰撞、大型船舶撞击和飞机或航天器等交通事故中造成的巨大伤害和损失,许多学者对能量吸收装置进行了深入的研究,尤其是管状结构在能量吸收装置中被广
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为了减少结构在各种汽车碰撞、大型船舶撞击和飞机或航天器等交通事故中造成的巨大伤害和损失,许多学者对能量吸收装置进行了深入的研究,尤其是管状结构在能量吸收装置中被广泛采用。其中圆管和方管凭借其大塑性变形能力和稳定的变形模式表现出了良好的能量吸收能力。在过去的20年里,管状结构的研究还进一步扩展到多角管、锥形管、泡沫填充管、充气管、特制管和蜂窝结构管等等。因此,我们急切地需要提出一套具有普遍适用性的评估指标体系来比较和分析各类管状结构的能量吸收能力,从而为能量吸收装置的设计和优化提供参考。本文首先基于吸能效率的概念和能量吸收装置的普遍规律,提出了一套较为全面的能量吸收性能的评估指标体系,它包括以下五个指标:有效行程比、结构承载能力、单位重量的能量吸收能力、吸能有效率和载荷波动度。接着为了验证这套评估指标体系的可行性,详细分析了圆管和方管在各个评估指标下的能量吸收能力,并将结果与理论结果对比。然后鉴于影响管件能量吸收能力的因素有很多,这里重点比较和分析了材料、截面和填充物对管状结构能量吸收性能的影响,而且针对泡沫填充管件的特殊性,文中又重新修正和给出了适用于填充管件的五个评估指标。最后为了进一步说明评估指标体系具有广泛的适用性,分析了圆管和方管的多胞管件的能量吸收能力,以及圆胞蜂窝结构和六角形蜂窝结构在面外受压情况下的能量吸收性能。本文主要根据轴向压缩或冲击下各个管状结构的实验、理论和数值结果,通过绘制各类管状结构在各个评估指标下的无量纲曲线图,从而来比较和分析结构的能量吸收能力。本文的结果对工程设计以及应用具有参考价值,并为后续进一步的学习提供了基础。
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