膨胀管式吸能器吸能特性分析及应用研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）膨胀管式吸能器吸能特性分析及应用研究硕士研究生：张晓龙指导教师：刘贺平副教授企业导师：罗昌杰高工工程领域：机械工程论文主审人：罗阿妮副教授＼哈尔滨工程大学２０１８年６月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）膨胀管式吸能器吸能特性分析及应用研究硕士研究生：张晓龙指导教师：刘贺平副教授学位级别：工程硕士工程领域：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2018年6月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedInd

2、ex:U.D.C:ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster（MasterofEngineering）ResearchontheExpansionTubeEnergyAbsorber’sEnergyAbsorptionCharacteristicsandApplicationCandidate:ZhangXiaolongSupervisor:Prof.LiuHepingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringEngineeringField:MechanicalEnginee

3、ringDateofSubmission:June.2018DateofOralExamination:June.2018University:HarbinEngineeringUniversity摘要膨胀管式吸能器是一种理想的吸能器元件，被广泛用于能量吸收器的设计中。膨胀管式吸能器具有吸能行程长、稳定平稳的缓冲力等优点，同时还具有对冲击载荷的方向性和冲击载荷的速度不敏感等优点。为了更好的利用膨胀管式吸能器应对其吸能特性进行充分研究。本文进行了膨胀管式吸能器结构的准静态压缩试验、动态冲击试验、理论模型建立和数值模拟仿真等方法对其吸能特性进行研究分析。并针对研究成果对工程

4、实例所需的一款膨胀管式吸能器进行实例设计并加以试验验证，为膨胀管式吸能器结构的应用提供一定的理论基础和试验依据。首先，本文以Instron标准电子万能材料试验机对膨胀管材料的力学性能进行拉伸试验。随后应用电液伺服多通道加载试验机对膨胀管式吸能器组合件进行准静态压缩试验，得到准静态压缩状态下基于参数化的膨胀管吸能特性。随后本文应用落锤冲击试验机对膨胀管式吸能器进行高速动态冲击试验，验证结构合理性和得到高速冲击状态下膨胀管式吸能器的动态冲击响应特性。并得到基于参数化的膨胀管动态冲击响应特性以及不同冲击速度对膨胀管式吸能器吸能特性的影响。其次，本文采用了一种新的膨胀管变形机理

5、，所采用的变形模式由直线和弧线段组成，变形机理轮廓的曲线斜率是连续的。除了所采用的变形机理外还加入了材料应变硬化和摩擦的影响。最后，本文利用ANSYS/LS-DYNA软件对多组动态冲击试验进行数值模拟仿真，同时以多组试验结果来修正和更改数值模拟设置。在理论模型与数值模拟可靠性的基础上来指导膨胀管式吸能器的研究。并通过理论推导与模拟仿真结论设计一款实际工程所需膨胀管式吸能器结构，并对所设计结构进行试验验证。关键词：膨胀管式吸能器；吸能特性；准静态压缩试验；动态冲击试验；数值模拟ABSTRACTExpansiontubeenergyabsorbersareusedinthe

6、designsofenergyabsorberwidely.Theexpansiontubeenergyabsorbershavetheadvantagesoflongenergyabsorptionstrokeandstablebufferingforce,andalsopossesstheadvantageofbeinginsensitivetoimpactloaddirectionalitymeanwhile.Expansiontubeenergyabsorberisanidealenergyabsorber.Inordertomakefulluseoftheex

7、pansiontubeenergyabsorber,itsenergyabsorptioncharacteristicsshouldbefurtherstudied.Therefore,thequasi-staticcompressiontest,dynamicimpacttest,theoreticalmodelestablishmentandnumericalsimulationoftheexpansiontubeenergyabsorberstructureareperformedinthispaper.Accordingtothe