翻转式薄壁结构吸能特性研究及其在吸能盒中的运用

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1、工程硕士学位论文翻转式薄壁结构吸能特性研究及其在吸能盒中的运用作者姓名余建立工程领域车辆工程校内指导教师陈吉清教授校外指导教师郭俊高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015年1月StudyonEnergyAbsorptionCapabilityofThin-walledInvertionTubeanditsApplicationinCrashBoxADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YuJianliSupervisor：Prof.ChenJiqingSouthChinaUni

2、versityofTechnologyGuangzhou,China分类号：U463.82学校代号：10561学号：201221003270华南理工大学硕士学位论文翻转式薄壁结构吸能特性研究及其在吸能盒中的运用作者姓名：余建立校内指导教师姓名、职称：陈吉清教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：车辆工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计√应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：汽车车身开发与制造技术论文提交日期：2015年1月9日论文答辩日期：2015年3月13日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：2015年月日答辩委员会成员：主席：彭美春委员：兰凤崇

3、兰涛陈吉清臧孟炎华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：2015年3月20日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学

4、位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：保密，在年解密后适用本授权书。不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：2015年3月20日指导教师签名：日期：2015年3月20日摘要随着交通事故率的不断递增，吸

5、能构件的耐撞性能在保障乘员生命与财产安全过程中发挥着越来越重要的作用。翻转管作为新式吸能结构在碰撞时具有高度的载荷稳定性以及能量吸收性能，但目前国内的相关研究应用却十分缺乏。基于对碰撞安全性的需要，本论文对翻转管的变形模式与吸能特性进行研究，对翻转式吸能元件进行结构设计，并最终将其应用于汽车吸能盒中。具体研究内容如下：（1）论述了自由翻转的变形模式与吸能机理。将翻转管与圆管、六边形管和多胞管的吸能特性进行对比，发现翻转管的主要吸能优势在于高度的载荷一致性，但有效压缩距离较短。另外对翻转变形模式的研究发现，圆环区宽度和加载速度均会对变形趋向性产生影响，管件材

6、料会对变形稳定性产生影响。（2）提出二节翻转管变形可控的设计方案，通过引入倒角和采用变厚度使有效压缩行程最大化。提出二节与三节锥形翻转管的尺寸设计方程，该方程能够使锥形翻转管的有效压缩行程最大化，并通过数值模拟得到验证。另外通过倒角与变厚度进行三节直翻转管的结构设计。根据现有的翻管成型工艺给出了两种结构加工成型方案，为翻转管的实际工程应用提供技术支撑。（3）将翻转变形吸能模式应用到车用吸能盒的设计当中，利用前纵梁内部空间提高吸能盒的压缩行程。并通过在吸能盒中填充泡沫铝材料提高其斜向载荷下的变形稳定性，同时吸能量也得到提高。（4）对填充式吸能盒进行轴向抗冲击

7、模拟试验。对于同一壁厚的翻转管来说，泡沫铝孔隙率增大，吸能量与压溃峰值力均线性递减。比吸能也随孔隙率增大而下降，但存在壁厚越小下降幅度越大的特点。同时还发现孔隙率为82.4%左右的泡沫铝填充结构其压缩力效率最高。（5）以一定压缩距离下的吸能量最大化、结构总质量最小化为优化目标，对填充式翻转吸能盒进行结构参数进行多目标优化。采用响应面近似模型，并通过第二代非支配排序遗传算法求得Pareto最优解，为结构设计提供参考。关键词：耐撞性；能量吸收；翻转管；吸能盒；结构设计IABSTRACTWiththeincreasingrateofaccidents,thecr

8、ashworthinessofenergy-absorbingst