科研之友
微信
新浪微博
Facebook
分享链接
摘要
为了研究截面拓扑构型对薄壁结构吸能效果的影响，设计出耐撞性能较优的结构。首先，在单胞薄壁结构的基础上，通过添加正交肋板得到四胞薄壁结构，并进一步设计出内接方形、圆形、菱形、六边形和八边形的五胞薄壁结构。然后，建立了准静态轴向压溃有限元仿真模型，以总吸能量、比吸能、峰值压溃力、平均压溃力和压溃力效率作为评价多胞薄壁结构耐撞性能的指标，通过有限元仿真试验得出五胞管薄壁结构具有较优的吸能特性。随后，从理论预测的角度出发，研究薄壁结构的基础角单元变形模式，运用简化超折叠单元(SSFE)理论推导出多胞薄壁结构的平均压溃力理论公式，与有限元仿真结果对比显示误差能够控制在±6%以内，具有较好的一致性。最后，以结构壁厚和内接形状的大小作为设计变量，以比吸能和峰值压溃力作为优化目标，采用全因子试验设计方法建立了近似代理模型，运用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对多胞结构进行了多目标优化设计，得到4种结构的Pareto解集。结果表明：针对峰值压溃力要求为20 kN以下的薄壁结构，4种结构相比于单胞薄壁结构的比吸能均增加了50%左右，经多目标优化设计后的多胞薄壁结构耐撞性能得到了明显的提升。
- 单位
