仿马尾草薄壁结构的设计与耐撞性研究

作者：邓敏杰; 刘志芳^*

来源：高压物理学报, 2022, 36(03): 111-120.

• 仿生
• 薄壁结构
• 吸能
• 多目标优化
• Pareto前沿

基于马尾草茎秆的结构特征，设计了一种新型马尾草仿生薄壁管。利用有限元软件ABAQUS，分析了双圆管和马尾草仿生薄壁管在轴向压缩下的耐撞性能和能量吸收特性。结果表明：在质量相同的情况下，仿生薄壁管的比吸能提高了34.74%，压缩力效率提高了37.50%，马尾草仿生薄壁管的比吸能随壁厚的增加而单调递增；对于肋数不同、质量相同的仿生薄壁管，肋数为4的结构耐撞性最好；在肋厚不变(比吸能损失较小)的前提下，调节肋角可以降低薄壁结构的初始峰值力。为了进一步提高薄壁管的能量吸收能力，以内半径、肋角和肋厚为设计变量，进行了多目标优化。采用响应面法和遗传算法(NSGA-Ⅱ)，使比吸能最大化的同时初始峰值载荷最小化。与最初设计的仿生薄壁管相比，优化后薄壁管的比吸能提高了13.42%。

• 单位
  太原理工大学