【摘要】：膨脹管式吸能器是一種理想的吸能器元件,被廣泛用于能量吸收器的設(shè)計中。膨脹管式吸能器具有吸能行程長、穩(wěn)定平穩(wěn)的緩沖力等優(yōu)點,同時還具有對沖擊載荷的方向性和沖擊載荷的速度不敏感等優(yōu)點。為了更好的利用膨脹管式吸能器應(yīng)對其吸能特性進(jìn)行充分研究。本文進(jìn)行了膨脹管式吸能器結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗、動態(tài)沖擊試驗、理論模型建立和數(shù)值模擬仿真等方法對其吸能特性進(jìn)行研究分析。并針對研究成果對工程實例所需的一款膨脹管式吸能器進(jìn)行實例設(shè)計并加以試驗驗證,為膨脹管式吸能器結(jié)構(gòu)的應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)和試驗依據(jù)。首先,本文以Instron標(biāo)準(zhǔn)電子萬能材料試驗機(jī)對膨脹管材料的力學(xué)性能進(jìn)行拉伸試驗。隨后應(yīng)用電液伺服多通道加載試驗機(jī)對膨脹管式吸能器組合件進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗,得到準(zhǔn)靜態(tài)壓縮狀態(tài)下基于參數(shù)化的膨脹管吸能特性。隨后本文應(yīng)用落錘沖擊試驗機(jī)對膨脹管式吸能器進(jìn)行高速動態(tài)沖擊試驗,驗證結(jié)構(gòu)合理性和得到高速沖擊狀態(tài)下膨脹管式吸能器的動態(tài)沖擊響應(yīng)特性。并得到基于參數(shù)化的膨脹管動態(tài)沖擊響應(yīng)特性以及不同沖擊速度對膨脹管式吸能器吸能特性的影響。其次,本文采用了一種新的膨脹管變形機(jī)理,所采用的變形模式由直線和弧線段組成,變形機(jī)理輪廓的曲線斜率是連續(xù)的。除了所采用的變形機(jī)理外還加入了材料應(yīng)變硬化和摩擦的影響。最后,本文利用ANSYS/LS-DYNA軟件對多組動態(tài)沖擊試驗進(jìn)行數(shù)值模擬仿真,同時以多組試驗結(jié)果來修正和更改數(shù)值模擬設(shè)置。在理論模型與數(shù)值模擬可靠性的基礎(chǔ)上來指導(dǎo)膨脹管式吸能器的研究。并通過理論推導(dǎo)與模擬仿真結(jié)論設(shè)計一款實際工程所需膨脹管式吸能器結(jié)構(gòu),并對所設(shè)計結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗驗證。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH122
【圖文】：

第 1 章 緒論課題研究的目的、意義著科技的高速發(fā)展，以高速軌道列車為代表的交通行業(yè)有了空前的進(jìn)步，為人行和生活提供了極大的方便，但是隨著交通工具數(shù)量的增多和速度的提升，交故發(fā)生的頻率也大大增加，由此帶來的生命財產(chǎn)損失也 是巨大的。例如，200 13 日，美國洛杉磯的兩輛火車發(fā)生撞擊，客車的車身被切開，車廂發(fā)生側(cè)翻 25 人死亡，100 余人受傷。2008 年 4 月，在中國膠濟(jì)鐵路運行的 T195 與 503以 131km/h 速度相撞，導(dǎo)致 70 多人死亡，400 余人受傷，以上事故提醒著我們行的安全必須加以提高。以上國內(nèi)外兩起車輛嚴(yán)重事故如圖 1.1 所示。保證交的安全運行已經(jīng)成為社會愈發(fā)關(guān)注的問題[1]。

生碰撞事故或特定的沖擊事件時能夠吸收沖擊能例如，軌道列車的吸能裝置主要包括三部分：車能器；在飛行器軟著陸中常采用膨脹管式吸能器裝置[17, 18]；軍用裝備或其他物資的空投系統(tǒng)中往還可應(yīng)用于直升機(jī)乘員座椅下，以保障在突發(fā)墜類型與特點要的吸能元件種類很多，主要包括薄壁金屬管吸泡沫鋁填充圓管吸能元件、蜂窩吸能元件[21-23]。4, 25]屬于最傳統(tǒng)的吸能元件，廣泛應(yīng)用于汽車、軌撞吸能中。主要通過自身的軸向塑性變形來吸收但是薄壁金屬管存在結(jié)構(gòu)簡單，變形不穩(wěn)定不可壓縮如圖 1.2 所示。

圖 1.3 點陣片吸能元件結(jié)構(gòu)圖壁管是為了避免泡沫鋁在變形過程中可能產(chǎn)生的壁管中，利用薄壁管的軸向壓潰和泡沫鋁的塑性通常吸能過程不平穩(wěn)，吸能效率低，應(yīng)用較少[26 1.4 所示。圖 1.4 泡沫鋁填充薄壁管吸能元件內(nèi)外緩沖吸能器種類進(jìn)行總結(jié)概括有[29, 30]：橡膠

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2757922