仿荷叶脉络薄壁管耐撞性能研究

作者：王勇辉; 何强^*; 顾航

来源：江苏科技大学学报(自然科学版), 2022, 36(01): 59-66.

• 仿生管
• 薄壁结构
• 耐撞性能
• 响应面法
• 有限元法

为了提高金属薄壁管的耐撞性能，选择荷叶脉络为生物原型，设计出一种具有叶脉分支特征的薄壁结构，仿生薄壁结构(bionic thin-walled structure, BTS).基于非线性动力学软件ABAQUS研究了BTS三点弯曲下的耐撞性能，建立BTS的数值仿真模型，并验证仿真模型的有效性.将BTS与传统的薄壁结构进行了对比分析，探究了BTS结构参数、冲击速度和壁厚对其耐撞性能的影响，并对BTS进行了截面变厚度优化设计.研究结果表明：冲击速度、比值γ、主干数目N对BTS的耐撞性有着重要影响；截面变厚度优化设计可以有效提高BTS的能量吸收效率，并改善其耐撞性能，最优厚度的BTS的能量吸收效率比传统的薄壁管高49.5%.因此，受生物启发的设计和研究结果可为吸能元件的发展提供参考.

• 单位
  江苏科技大学