本科毕业论文-—能量吸收装置耐撞性研究.doc

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1、能量吸收装置耐撞性研究毕业论文毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解XX大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定

2、，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　第54页共54页能量吸收装置耐撞性研究毕业论文1引言1.1圆环耐撞性研究的意义近年来，各种车辆、船舶、飞行器的数量越来越多，速度越来越快，碰撞事故也随之日益增加，每年都要造成严重的生命和财产损失。解决这个问题的主要途径，是研究和提高各种车辆、船舶、飞行器结构的耐撞性(struct

3、uralcrashworthiness)[1]。术语“耐撞性”指的是当车辆等卷入或经历碰撞时响应性质的优劣。众多学者已对金属吸能结构，如圆管的卷曲、方管的卷曲和渐进屈曲、截壳体、圆管和圆环以及在其中填充泡沫塑料等进行了大量的研究。工程上特别关心如何评估结构受冲击后的整体性能、如何提出合理的设计方案及如何制定有效的防护措施等问题。目前，工程实际中比较切实有效的手段就是设计并采用性能优异的能量吸收装置(energyabsorbingdevices)，或者叫能量耗散装置(energydissipatingdevices)[2]，这项工作现己成为结构安全防护中重点课题。同时，在某些特定

4、的情况(例如飞行器的紧急着陆，核电站和高速公路旁重要设施的防护等等)下，已有结构难以满足吸收全部碰撞能的要求，需要设计一些特殊的结构元件作为能量吸收装置，这种装置必须具有良好的塑性变形性质，使得撞击动能通过结构的大塑性变形和破坏过程被耗散掉，从而大大降低冲击力的幅值，减缓冲击效应，使之保持在结构所能耐受的指标水平上。受横向载荷的圆环（图1.1）就是以塑性弯曲为其主要能量耗散机制的。图1.1在一对刚性平板间受压的圆环（a）初始构形；（b）变形后的形状第54页共54页能量吸收装置耐撞性研究毕业论文在工作载荷下，传统结构（例如，用于图谋工程和机器中的结构）只发生很小的弹性变形。这些结

5、构通常要求在规定的载荷下具有一定的强度和刚度，所以材料的选择和结构的设计主要基于结构必须承受的弹性应力或者应变。失效多是由于疲劳、腐蚀，或者是由于长时间使用引起的材料老化。能量吸收结构设计和分析与传统结构设计和分析大不相同。能量吸收结构必须承受强碰撞载荷，所以它们的变形和失效涉及到几何大变形应变强化效应应变率效应以及不同变形模式（如弯曲和拉伸）之间的各种交互作用。因为这些原因，大多数能量吸收器用韧性金属制成，低碳钢和铝合金是使用最广泛的。目前在金属吸能装置领域的研究可分为两类：一类是金属吸能元件（包括与其它吸能材料组合而成的吸能装置）；另一类是利用金属塑性成形和金属切削原理的能

6、量吸收装置。对于能量吸收装置的具体要求必须根据使用场合的不同以及具体使用工况的不同而定，不存在处处适用或绝对最优的能量吸收装置。由于碰撞工况的不同和安装部位的不同，对能量吸收装置的具休要求各不相同，但一般说来，以下几点要求是共同的：(1)碰撞动能应尽可能不可逆地转换成变形能，也就是说，应该以塑性变形而不是弹性变形来贮存这种能量；(2)在碰撞条件下，能量吸收装置的变形模式应当稳定，具有可重复性和可靠性,且传递的反力波动小，保持常幅值；(3)在吸收能量的过程中，应控制碰撞力和减速度，在大变形下应具有接近定常数的承载能力，以保护人员和重要结构。生物力学的研究指出人的颅脑系统的忍受度可

7、用下式表达：其中GSI称为Godd指标，是加速度(或减速度)，以重力加速度g为单位，t是时间，单位是毫秒，T是经历加速度的总时间，1000是正常成人颅脑损伤的门槛值。从上式易证明，在给定初速和碰撞距离的条件下，使GSI取极小的减速过程，是为常数的匀减速过程。因此，良好的能量吸收装置，在大变形下应具有接近定常数的承载能力；(4)装在飞行器和汽车上的能量吸收装置，应该自重较轻，具有良好的“比耗能”，即单位自重所能吸收的能量值要高；(5)第54页共54页能量吸收装置耐撞性研究毕业论文为了吸收更多的