周期开孔圆管的准静态轴压特性

发布时间：2024-03-20 20:07

　　结合多胞材料的可压缩性和圆管结构的轴对称性,提出了一种周期开孔圆管的缓冲吸能新结构.通过数值模拟研究了该结构在轴向准静态加载下的力学响应.加工了典型尺寸的试件,对其进行了准静态实验研究,实验结果证明了数值模拟的可靠性.数值模拟和实验的结果表明在准静态轴压下,该结构主要变形模式为整体轴向均匀压缩,载荷位移曲线平滑,载荷力稳定且幅值较大,比吸能和冲程效率适中,缓冲吸能性能较好.讨论了几何参数对结构吸能性能的影响,发现圆管厚度对平均载荷的大小起决定性支配,二者呈现较好的线性关系,随着周期开孔数或者胞元壁厚的增加,平均载荷逐渐增加,冲程效率逐渐减小,比吸能变化不大.

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【部分图文】：

图1周期开孔圆管几何构型图

本结构的设计目标及思路是:由于圆管厚度及胞元壁厚都较大,结构的刚度、强度较大,在正常工况下,结构能起到较好的承载支撑作用.当轴向冲击碰撞事件发生时,六边形胞元斜壁主要发生剪切和弯曲变形,胞元逐渐被压实,结构起到缓冲吸能作用.相比于较厚的实体承载圆管,该结构由于周期开孔,在轴向可压....

图2有限元几何模型

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对该周期开孔圆管在轴向准静态载荷作用下的变形模式和力学响应作数值模拟.有限元几何模型如图2所示,上板为加载端,下板为支撑端,上下两端均为刚性平板(简称:刚板).中间是周期开孔圆管,其圆管外径D为50mm,圆管厚度d为5mm,圆管高度h为....

图3304不锈钢周期开孔圆管变形过程

两种材料的周期开孔圆管在轴向准静态载荷作用下的变形过程基本相同.304不锈钢周期开孔圆管变形过程如图3所示.结构变形整体上以轴向均匀压缩为主,附带发生了略微扩径效应.压缩过程中,周期开孔圆管各层胞元变形大致同步,但上下两端受刚板摩擦约束较难滑动,实质上相对中间层胞元增加了变形刚度....

图4A3钢材料结构载荷位移曲线

图4和图5分别给出了两种圆管材料下该周期开孔圆管的载荷位移曲线.从图中可以看出,两种不同圆管材料下,加载端和支撑端的载荷位移曲线都基本重合;载荷位移曲线平滑,载荷力从弹性段平稳进入塑性,没有初始峰值载荷,进入塑性段后,载荷力随着材料的塑性硬化平滑增加,载荷力稳定可靠且幅值较大;载....

本文编号：3933235