【技术实现步骤摘要】
一种多维多刚度轻质吸能结构的设计方法
[0001]本专利技术涉及汽车领域，特别涉及一种多维多刚度轻质吸能结构的设计方法。
技术介绍
[0002]汽车吸能结构是保证乘员行车安全的重要举措，当前吸能结构针对不同的材料类型、截面形状以及填充不同的低密度材料或结构，已经进行了大量的吸能特性研究。近年来，相关研究表明，单晶结构因具有轻量化、高孔隙率、高比强度等优点，采用不同的单晶类型作为3D结构来对吸能空心结构进行填充，可赋予吸能结构最为优良的能量吸收特性。同时，随着3D打印技术的发展，该类3D结构的制造问题也同步得到了较好的解决。但是由单晶组成3D结构的几何参数过多，正向结构设计过程很难明确其高维复杂参数之间的相互关系，继而现有研究均是基于不同材料或者不同的单晶类型，通过一定规律的排列进行组合，以最终的吸能特性指标来进行评价。这导致了由单晶组成的某一特定规律的3D结构只适用于其所预定的吸能结构，且3D结构仅仅考虑了吸能特性。
[0003]然而，吸能结构是通过较强的抵抗塑性变形能力来耗散大部分的碰撞动能，该过程中还会发生不利于...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多维多刚度轻质吸能结构的设计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、对原始空腔结构(8)进行区域化切割，通过仿真计算，确定空腔结构(8)抗弯能力最为薄弱的区域位置，将最为薄弱的区域确定为第二隔断(2)，第二隔断(2)上部确定为第一空腔(1)，第二隔断(2)下部确定为第二空腔(3)；步骤2、选取第一空腔(1)、第二隔段(2)和第二空腔3的材料，其中，第一空腔(1)和第二空腔(3)的材料属性一致，第二隔段(2)材料的弹性模量比第一空腔(1)或第二空腔(3)的弹性模量大；步骤3、将第二隔段(2)设置为实心结构；步骤4、在第一空腔(1)内部放置第一增强体(4)，根据第一空腔(1)的尺寸，计算第一增强体(4)的3D平铺结构的排列方式；具体通过以下方式实现：步骤5：在第二空腔(3)内部放置第二增强体(9)，根据第二空腔(3)的尺寸，计算第二增强体(9)的3D平铺结构的排列方式。2.根据权利要求1所述的多维多刚度轻质吸能结构的设计方法，其特征在于：步骤2具体包括：步骤2.1、针对原始空腔结构(8)，基于CAE仿真技术建立轴向压缩仿真模型，原始空腔结构(8)下表面连接固定板(7)，上表面连接压缩板(6)，模拟不同角度θ下的负载载荷F下的压缩性能，其中：θ为0～90
°
；步骤2.2、提取在不同角度下原始空腔结构(8)抗弯能力最为薄弱的区域位置，将最为薄弱的区域确定为第二隔断(2)，其弯曲厚度L2，第二隔断(2)上部确定为第一空腔(1)，第二隔断(2)下部确定为第二空腔3。3.根据权利要求1所述的多维多刚度轻质吸能结构的设计方法，其特征在于：步骤4具体包括：步骤4.1、提取第一空腔的长b1和宽b2，计算点阵单晶(10)的杆长L
q
：式中，w0为材料参数取值，取值范围为0＜w0≤1；步骤4.2、确定不同杆厚d1下的点阵单晶(10)组成排列方式为：下的点阵单晶(10)组成排列方式为：的2D平铺结构；步骤4.2、计算由点阵单晶(10)组成的2D平铺结构的横向和纵向点阵单晶(10)数目，其中，横向点阵单晶(10)的数目为[b1/L
q
]，纵向数目点阵单晶(10)为对高为L1的第一空腔1填满排列方式为第一空腔1填满排列方式为的2D平铺结构，组成第一增强体(4)；对于不同杆厚d下组成的点阵单晶(10)，基于CAE仿真技术进行三点弯仿真模拟，拟合第一空腔和第一增强体组合的刚度G表达式：G＝f(d1)；步骤4.3、将横向点阵单晶(10)数目为[b1/L
q
])和纵向点阵单晶(10)数目为的2D平铺结构作为3D结构高度方向上的最底层，即第层，第层以上的2D平铺结构排列方式为：
式中，p1为每种2D平铺结构的重复层数，为正整数；m为第m层2D平铺结构，步骤4.4、基于CAE仿真技术建立轴向压缩仿真模型，模拟不同p1值下的轴向压缩比吸能SEA；拟合比吸能SEA与重复层数变量p1之间的表达式：SEA＝f(p1)；步骤4.5、进行刚度和比吸能最大化的多目标优化设计，设计目标为：max...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐世伟，肖培杰，蒋彬辉，李光耀，秦云，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：
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