梯度复合碰撞吸能管件制造技术

本发明专利技术公开了一种梯度复合碰撞吸能管件，包括梯度内管、梯度外管、铝泡沫填充层和纤维增强型布填充层，该梯度外管套设在梯度内管外，该铝泡沫填充层填满于梯度内管中，该纤维增强型布填满于梯度内管与梯度外管之间。它具有如下优点：能通过包括轴向溃缩、径向挤压、膨胀吸能、撕裂吸能等方式提高吸能效率，如应用在汽车上，在碰撞发生时，能最大限度保护汽车乘员的生命及其财产安全。

Gradient composite collision energy absorbing pipe

The invention discloses a gradient composite collision energy absorbing tube, including the gradient of inner tube, outer tube, gradient aluminum foam filled layer and fiber filled layer reinforced cloth, the outer tube is gradient gradient outside the inner tube, the aluminum foam filled layer to fill in the gradient in the inner tube, the fiber reinforced cloth filled with gradient the inner tube and the outer tube between the gradient. It has the following advantages: by including axial collapse, radial extrusion, expansion energy absorption, tearing energy absorption and other ways to improve the efficiency of energy absorption, such as in automotive applications, at the time of the collision, to maximize the protection of life and property safety of the passenger car.

【技术实现步骤摘要】
梯度复合碰撞吸能管件
本专利技术属于一种碰撞吸能装置，尤其涉及一种梯度复合碰撞吸能管件。
技术介绍
碰撞吸能装置在保护人身生命、财产安全方面能发挥重大作用，如碰撞吸能装置之汽车被动安全性结构，下面以汽车被动安全性结构为例进行说明。它是车辆碰撞事故中最直接关乎乘员生命及财产安全的安全性保护措施，良好的被动安全性结构应具备高效的能量吸收特性，并以最稳定的能量耗散方式减轻乘员受到来自碰撞源的冲击力，保护乘员安全，最大限度减轻事故中人员的伤害程度。因此，车身上的吸能结构设计技术已成为目前汽车被动安全性设计中的关键技术。目前，大多数汽车车身的吸能结构仍然是普通薄壁管件(薄壁直管、薄壁锥管、薄壁波纹管)。首先，普通薄壁管件在发生碰撞时，主要采用传统的压缩变形吸能方式，这类吸能原件仅在皱缩处产生剧烈的塑形变形来吸收来自碰撞源的动能，变形模式较为单一，会导致吸能结构吸能不充分，材料利用率并不高。其次，普通薄壁管件很难适应汽车多角度斜向碰撞条件，碰撞源与汽车在多角度斜向冲击条件下容易发生失稳，能量吸收效率随冲击角度增大而大幅度降低，普通薄壁管件的局限性变得越来越明显。
技术实现思路
本专利技术提供了梯度复合碰撞吸能管件，其克服了
技术介绍
中碰撞吸能装置所存在的不足。本专利技术解决其技术问题的所采用的技术方案是：梯度复合碰撞吸能管件，包括梯度内管(10)、梯度外管(20)、铝泡沫填充层(30)和纤维增强型布填充层(40)，该梯度外管(20)套设在梯度内管(10)外，该铝泡沫填充层(30)填满于梯度内管(10)中，该纤维增强型布(40)填满于梯度内管(10)与梯度外管(20)之间。一实施例之中：还包括能形成碰撞源冲击处的封闭端板(50)，该梯度内管(10)第一端口固定在该封闭端板(50)上，该梯度外管(20)第一端口接触配合该封闭端板(50)。一实施例之中：该纤维增强型布填充层(40)通过纤维增强型布采用缠绕方式包裹在梯度内管(10)外周面而形成的。一实施例之中：该梯度内管(10)的管壁厚度在轴向上呈梯度形式变化，该梯度内管(10)梯度形式变化为梯度内管(10)第二端口至第一端口厚度渐薄；该铝泡沫填充层(30)按照密度梯度形式填充在梯度内管(10)中，该密度梯度形式为朝封闭端板(50)由远至近呈由高向低变化。一实施例之中：该梯度外管(20)一端呈外扩锥壁(21)，该外扩锥壁(21)外扩角度为θ，该外扩锥壁(21)端口为梯度外管(20)第一端口，该梯度外管(20)第一端口外径大于梯度外管(20)其余部分的外径，该梯度外管(20)的管壁厚度在轴向上呈梯度形式变化，该梯度外管(20)梯度形式变化为梯度外管(20)第二端口至外扩锥壁(21)之小径部分厚度渐薄。一实施例之中：该梯度内管(10)的管壁厚度在轴向上呈梯度形式变化，该梯度内管(10)第一端口处的厚度为T1min，该梯度内管(10)第二端口处的厚度为T1max,该T1min小于T1max,该梯度内管(10)轴向高度为x1处的厚度大小符合公式其中，n为梯度内管(10)的梯度指数，L1为梯度内管(10)的总高度。一实施例之中：该梯度外管(20)一端呈外扩锥壁(21)，该外扩锥壁(21)外扩角度为θ，该外扩锥壁(21)的端口为梯度外管(20)第一端口，该梯度外管(20)第一端口外径大于梯度外管(20)其余部分的外径。一实施例之中：该封闭端板(50)周缘和梯度外管(20)第一端口周缘齐平。一实施例之中：该外扩锥壁(21)之小径部分的厚度为T2min，该梯度外管(20)第二端口处的厚度为T2max,该T2min小于T2max,该梯度外管(20)轴向高度为x2处的厚度大小符合公式其中，n为梯度外管(20)的梯度指数，L2为梯度外管(20)的总高度。一实施例之中：该铝泡沫填充层(30)按照密度梯度形式填充在梯度内管(10)中，该密度梯度形式为朝封闭端板(50)由远至近呈由高向低变化，该泡沫填充层(30)高度为x3处的密度值符合公式其中n为梯度指数，L3为泡沫填充层(30)的总高度。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：它包括梯度内管、梯度外管、铝泡沫填充层和纤维增强型布填充层，以能通过包括轴向溃缩、径向挤压、膨胀吸能、撕裂吸能等方式提高吸能效率，如应用在汽车上，在碰撞发生时，能最大限度保护汽车乘员的生命及其财产安全。它吸能方式多样化，多角度斜向冲击稳定，设计合理、结构简单，稳定性高，吸能效率高，有足够强度和韧性，使之能够承受一定强度的碰撞，以保护生命及财产安全。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是梯度复合碰撞吸能管件的结构剖面图。图2是梯度内管的结构剖面图。图3是铝泡沫填充层的结构示意图。图4是梯度外管的结构剖面图。图5是梯度外管俯视示意图。图6是梯度指数曲线图。具体实施方式请查阅图1至图5，梯度复合碰撞吸能管件，包括梯度内管10、梯度外管20、铝泡沫填充层30、纤维增强型布填充层40和封闭端板50，该梯度外管20套设在梯度内管10外，该铝泡沫填充层30填满于梯度内管10中，该纤维增强型布40填满于梯度内管10与梯度外管20之间，该梯度内管10第一端口固定在该封闭端板50上，该梯度外管20第一端口接触配合该封闭端板50。该梯度内管10和梯度外管20同轴布置；该封闭端板50端面能形成碰撞源冲击处。该梯度内管10与梯度外管20都为空心圆管，材质如铝管，该封闭端板50如为铝制板或铝合金板。该梯度复合碰撞吸能管件能应用在汽车安全防护上，如应用在汽车安全防护上则属于汽车被动安全防护领域。该纤维增强型布填充层40通过纤维增强型布采用缠绕方式逐层周向数圈连续包裹在梯度内管10外周面而形成的，用来填充梯度内管10与梯度外管20之间的间隙。该纤维增强型布填充层40如玻璃纤维增强复合材料(GFRP)、碳纤维增强复合材料(CFRP)、芳纶纤维增强复合材料(AFRP)等系列纤维增强型材料，但并不以此为限。该梯度内管10的管壁厚度在轴向上呈梯度形式变化，该梯度内管10第一端口(图中上端)处的厚度为T1min，该梯度内管10第二端口(图中底端)处的厚度为T1max,该T1min小于T1max,该梯度内管10轴向高度为x1处的厚度大小符合公式其中，n为梯度内管10的梯度指数，L1为梯度内管10的总高度。该梯度外管20一端呈外扩锥壁21，该外扩锥壁21外扩角度为θ，该外扩锥壁21的端口为梯度外管20第一端口(图中上端)，该梯度外管20第一端口外径大于梯度外管20其余部分的外径。该外扩锥壁21之小径部分的厚度为T2min，该梯度外管20第二端口(图中底端)处的厚度为T2max,该T2min小于T2max,该梯度外管20轴向高度为x2处的厚度大小符合公式其中，n为梯度外管20的梯度指数，L2为梯度外管20的总高度。该铝泡沫填充层30填充在梯度内管10内部，该泡沫铝如在纯铝或铝合金中加入添加剂后，经过发泡工艺而成，它同时兼有金属和气泡特征。该铝泡沫填充层30按照密度梯度形式填充在梯度内管10中，该密度梯度形式为朝封闭端板50由远至近呈由高向低变化，该泡沫填充层30高度为x3处的密度值符合公式其中n为梯度指数，L3为泡沫填充层30的总高度。本实施例之中：梯度内管10、梯度外管20、铝泡沫填充层30之中：该L本文档来自技高网...

【技术保护点】
梯度复合碰撞吸能管件，其特征在于：包括梯度内管(10)、梯度外管(20)、铝泡沫填充层(30)和纤维增强型布填充层(40)，该梯度外管(20)套设在梯度内管(10)外，该铝泡沫填充层(30)填满于梯度内管(10)中，该纤维增强型布(40)填满于梯度内管(10)与梯度外管(20)之间。

【技术特征摘要】
1.梯度复合碰撞吸能管件，其特征在于：包括梯度内管(10)、梯度外管(20)、铝泡沫填充层(30)和纤维增强型布填充层(40)，该梯度外管(20)套设在梯度内管(10)外，该铝泡沫填充层(30)填满于梯度内管(10)中，该纤维增强型布(40)填满于梯度内管(10)与梯度外管(20)之间。2.根据权利要求1所述的梯度复合碰撞吸能管件，其特征在于：还包括能形成碰撞源冲击处的封闭端板(50)，该梯度内管(10)第一端口固定在该封闭端板(50)上，该梯度外管(20)第一端口接触配合该封闭端板(50)。3.根据权利要求1或2所述的梯度复合碰撞吸能管件，其特征在于：该纤维增强型布填充层(40)通过纤维增强型布采用缠绕方式包裹在梯度内管(10)外周面而形成的。4.根据权利要求2所述的梯度复合碰撞吸能管件，其特征在于：该梯度内管(10)的管壁厚度在轴向上呈梯度形式变化，该梯度内管(10)梯度形式变化为梯度内管(10)第二端口至第一端口厚度渐薄；该铝泡沫填充层(30)按照密度梯度形式填充在梯度内管(10)中，该密度梯度形式为朝封闭端板(50)由远至近呈由高向低变化。5.根据权利要求2所述的梯度复合碰撞吸能管件，其特征在于：该梯度外管(20)一端呈外扩锥壁(21)，该外扩锥壁(21)外扩角度为θ，该外扩锥壁(21)端口为梯度外管(20)第一端口，该梯度外管(20)第一端口外径大于梯度外管(20)其余部分的外径，该梯度外管(20)的管壁厚度在轴向上呈梯度形式变化，该梯度外管(20)梯度形式变化为梯度外管(20)第二端口至外扩锥壁(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐翔，张勇，王琎，曾意，闫晓刚，毛忠安，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35