【摘 要】
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薄壁结构以其良好的吸能效果,被广泛地应用到各类交通工具的吸能耗散系统中去。设计出具有良好,优异性能的薄壁结构,对于交通工具轻量化,安全性的保证具有重要的意义。近年来,有众多学者尝试将仿生元素融入到薄壁结构的开发中去。为了进一步提高薄壁结构的耐撞性和吸能性,论文基于牛角的生物结构特征,分析其与薄壁结构之间的相似性,提取出牛角的三种结构特征参数,角质壳,约束梁和芯体,设计出仿牛角薄壁吸能管。为了探究仿
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薄壁结构以其良好的吸能效果,被广泛地应用到各类交通工具的吸能耗散系统中去。设计出具有良好,优异性能的薄壁结构,对于交通工具轻量化,安全性的保证具有重要的意义。近年来,有众多学者尝试将仿生元素融入到薄壁结构的开发中去。为了进一步提高薄壁结构的耐撞性和吸能性,论文基于牛角的生物结构特征,分析其与薄壁结构之间的相似性,提取出牛角的三种结构特征参数,角质壳,约束梁和芯体,设计出仿牛角薄壁吸能管。为了探究仿生管的变形模式和耐撞性,并对耐撞性较好的两种仿生管进行尺寸优化,本文主要开展了如下工作:（1）基于有限元分析的理论,建立了圆管的有限元模型,分析了圆管的压溃变形模式和褶皱数目,并且将其仿真结果与试验结果进行对比,验证了圆管的有限元模型的有效性。研究表明:本文建立圆管的有限元模型过程完全可以应用到仿生管的建立当中去。（2）以角质壳,约束梁和芯体为因素设立全析因试验,然后应用有限元软件对仿生薄壁结构的能量吸收和变形模式进行分析,探讨三种因素对仿生管的耐撞性影响,并且确定耐撞性较好的薄壁结构。结果表明:三种因素对仿生管的耐撞性都有着一定的影响。最后选取出耐撞性较好的两种仿生管,发现两种仿生管相对于传统的薄壁吸能管均有着更好的耐撞性和吸能性。（3）为了寻求仿生管的最优耐撞性尺寸,进一步提高其耐撞性,对选取出的两种仿生管进行尺寸优化设计。以壁厚,长度为因素,设计全析因试验来探讨尺寸对仿生管的耐撞性的影响。研究表明:壁厚和长度对仿生管的耐撞性均有着一定的影响。文末则根据所选样本点数据和仿真值,确定了比吸能,峰值压溃力和压溃力效率的二次响应面拟合函数;然后根据这三种函数联合建立了加权值的拟合函数;最后求得使得加权值达到最大值的壁厚和长度,完成优化。
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