梯度点阵填充薄壁管结构多角度加载下的耐撞性研究

论文标题

Crashworthiness of graded lattice structure filled thin-walled tubes under multiple impact loadings

梯度点阵填充薄壁管结构多角度加载下的耐撞性研究

 

摘要

本文研究了一种梯度点阵填充薄壁管结构(GLSFTs)在多角度加载下的耐撞性。采用不同类型的梯度体心立方点阵与薄壁中空管复合而成一种新结构,并用数值模拟的方法研究了点阵结构中杆的夹角和直径的影响。还将这种结构的耐撞性与等重量的均匀点阵填充薄壁管结构(ULSFTs)进行了对比,其中评估的指标主要有初始压溃应力、峰值应力、平均应力以及比吸能。结果表明,梯度结构在长度方向具有变化的刚度,因此更可能发生局部折叠,从而吸收更多能量,在倾斜加载时尤其如此。还应注意的是,梯度结构对应的初始压溃应力只有均匀结构的一半,而比吸能则是均匀结构的3.3倍。此外,梯度结构可以吸收的能量是其各自成部分单独承载下所能吸收能量总和的146%。合理选取梯度结构的设计参数,可以实现更高的吸能。因此,GLSFTs在许多能量吸收场景中都将是合格的被动保护单元。

相关图表


图1 本文提出的点阵结构


图2 点阵填充薄壁管结构的数值模型、试样以及加载方式


图3 部分模拟结果。可以看到由于梯度结构的局部折叠较为明显,所以在倾斜加载下的整体倾斜量比均匀结构小。

 

文章链接

https://doi.org/10.1016/j.tws.2020.106849

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