金属薄壁直梁的耐撞性能研究与优化设计.pdf

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1、犬硿大莩硕士莩位文金属薄壁直梁的耐撞性能研究与优化设计学科专业计算力学——作者姓名皇军指忌救师陈飙松教授答辩曰期年月日硕士学位论文金属薄壁直梁的耐撞性能研究与优化设计作者姓名：鍵军学科、专业：」程力学卞：指导教师：陈飙松完成丨期：—大理工大摩大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承

2、担相关法律责任。学位论文题目：金属薄壁直梁的耐撞性能研究与优化设计作者签名：作；等日期年月日大连理工大学硕士学位论文摘要缘于现代运载工具被动安全性的迫切现实需要，结构耐撞性问题的研究具有长远的重要意义。在过去的半个多世纪里，该领域得到广泛而大量的研究，并取得了长足的进展。本文在查阅以往相关文献的基础上，针对金属薄壁直梁结构在轴向压缩时的耐撞性能研究及优化设计方面，做了一些补充工作。具体的研究内容和工作包括：综合对比研究了种不同截面形式、同等质量的薄壁直梁在轴向勻速冲击下的耐撞性能。具体是使用软件进行数值模拟，以各个结构的耐撞性能指标（初始冲击力峰值、总吸能、比吸能、冲程效率、冲击力

3、效率、总效率、屈曲变形的稳定性及冲击力的平缓度）为参考，找出了比较理想和高效的吸能结构。另外，发现在结构的截面形式中，边角处的部分斜向加筋能够减弱初始冲击力极值；斜向加筋都有着使得冲击力曲线趋于平缓的效果，即“填谷效应”；边角的小方形使得总吸能量和效率显著提高，且使得结构的屈曲变形过程变得稳定；边角小方形和内部加筋的结合可以取得较为理想的效果。着眼代理模型技术在结构耐撞性优化研究方面的应用，对响应面和径向基函数的预测精度检测和适用性进行了研究，并针对径向基函数模型中散布常数取值机制不明确的问题进行数值研究，提出以优化方法确定的方案。基于自主优化软件具体措施为，首先使用遗传算法直接进

4、行搜索选优，得到的结果可认为是最优结果，作为代理模型法参照；通过实例证实近似模型精度检测的必要性，并检验均匀试验设计、中心复合试验设计、析因试验设计在该类问题中的适用性；最后，在构造径向基函数时将散布常数设为变量，再以几个随机样点处的数值结果为目标进行模型修正，得到修正的散布常数，然后代入构造的径向基函数中，结果表明该方案得到的散布常数使得径向基函数能更好地表征结构耐撞性问题。多胞截面结构形式通过优化可以大幅度地提升结构的耐撞性能，针对圆形和六边形的组合多胞截面形式的薄壁管结构进行吸能能力的研究；分析对比几种结构的耐撞性能，并对耐撞性能较好的结构进行参数化研究。关键词：薄壁直梁；耐

5、撞性；代理模型优化技术金屈薄壁直梁的耐掩性能研究与优化设计、，，，)ornr人学帧学位论文金属薄壁直梁的耐撞性能研究优化设计目录绪论研究背景及意义薄壁（韧性金属）结构的轴向耐撞性能及研究现状薄壁结构耐撞性优化的研究现状本文研究内容基本理论及结构耐撞性指标显式有限元求解理论简介动力学基本方程显式求解方法减缩积分与沙漏问题接触问题的处理和算法摩擦力的计算机理结构耐撞性指标介绍现有的耐撞性指标冲击力平缓度—种综合性的耐撞性指标吉轴向冲击下不同截面形式薄壁直梁的耐撞性能对比研究引启多胞薄壁直梁有限元模型截面形状及加筋布局数值结果与分析小结结构耐揸性优化中径向基函数散布常数的选取策略引言基本

6、理论薄壁直梁耐撞性优化模型及主优化软件直接优化法代理模型精度检测及柃叫苺模型散布常数的选取策略小结复合多胞溥喷梁的耐掎性能研究■人连人学硕学位论义复合多胞结构的设计复合多胞直梁的耐撞性能数值模拟结果不同构形的分析与对比参数研究壁厚的影响内圆半径对构形的影响边角菱形边长对构形的影响小结总结与展望论文总结研究展望参考文献大连理工大学学位论文版权使用授权书大连理工大学硕士学位论文绪论现实背景及意义现实社会中日益增多的碰撞事故，严重威胁着人们的生命和财产安全，这引起了世界各国的关注。一些事实可以说明问题的严重性，比如世卫组织（在年发布的道路交通安全报告⑴中指出每年超过百万人在事故中丧生超过

7、五千万人受到伤害，造成的财产损失在五千亿美元以上；我国高铁碰撞事故，给人民和国家造成巨大损失；近些年出现的核动力船核泄漏，巨型油轮、液化天然气船只如果发生碰撞也会造成重大公害。从力学弟度讲，这些运载工具发生的碰撞行为都对结构提出了一项安全要求，即结构耐撞性能（。所谓结构耐撞性，就是指结构在发生碰撞或冲击事件时，依靠结构本身吸收或耗散大部分的碰撞能量来缓冲碰撞时的冲击载荷从而达到保护乘员或承载物品目的的能力。结构、乘员或承载物品在碰撞过程中受到的损害越小，就意味着其结构