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摘要
薄壁结构被广泛用于吸能装置中，传统直管碳纤维树脂基增强复合材料（CFRP）薄壁结构在受到压溃时总是表现出峰值力过高以及力-位移曲线波动较大的问题，然而吸能装置必须保证渐进和受控的能量吸收，避免可能过大的峰值力，因此CFRP薄壁管结构作为吸能装置还需进一步改进设计。与传统直管结构相比，CFRP折纸管由于其独特的结构形式有更好的吸能特性。通过数值模拟研究了折纸管在轴向载荷作用下的能量吸收特性，得到了管件吸能特性指标与其几何参数之间的非线性映射关系。建立起考虑最大化总吸能和最小化峰值力的多目标结构优化设计模型，采用NSGA-II遗传算法求解并对结果进行了分析。优化设计后的折纸管在保持质量不变的情况下，总吸能增加了144.9%、峰值力下降了46.5%，相比初始结构得到了明显提高。
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单位北京理工大学; 上海宇航系统工程研究所
