一种双梯度层级多胞吸能结构制造技术

本发明专利技术公开了一种双梯度层级多胞吸能结构，属于吸能设备的技术领域，该结构的初始峰值载荷较少且具有较好的吸能效果；包括支撑管，所述的支撑管内沿其延伸方向设有第一吸能板、第二吸能板、第三吸能板、第四吸能板和第五吸能板，所述的第一吸能板、第二吸能板、第三吸能板、第四吸能板和第五吸能板的高度逐渐递减，且第一吸能板、第二吸能板、第三吸能板、第四吸能板和第五吸能板之间相互交错布置。四吸能板和第五吸能板之间相互交错布置。四吸能板和第五吸能板之间相互交错布置。

【技术实现步骤摘要】
一种双梯度层级多胞吸能结构


[0001]本专利技术涉及是吸能设备的
，更具体地说，尤其涉及一种双梯度层级多胞吸能结构。

技术介绍

[0002]庞大的汽车保有量，导致了交通事故的频繁发生，交通事故的发生，除了给社会和个人造成巨大经济损失外，也给事故双方造成严重的身体和精神伤害。因此，提高车辆安全性已成为汽车设计所面临的严峻挑战。目前，在提高车辆的被动安全方面，主要是提高吸能结构的承载能力和吸能效率。作为车辆中的吸能结构，在碰撞发生时，首先，应该具有高效、稳定的吸能特性，以及规则的变形模式。其次，还要有良好的承载能力，以及避免在碰撞过程中产生过大的初始峰值力。为了满足这些条件，设计人员将薄壁金属管广泛应用于汽车、飞行器和高速列车的吸能结构设计当中，当碰撞发生时，薄壁管依靠其塑性变形、断裂等破坏行为吸收冲击载荷的能量，从而提高结构的整体耐撞性能。
[0003]常见的薄壁管，包括圆管、方管、星形管、多胞管等，已经被大量研究。层级结构是近年来新起的吸能结构，大量的专家和学者提出了一系列的新型分层吸能薄壁结构，采用数值仿真、试验、理论以及优化方法等进行了全方位的研究。现有研究都充分证明了层级结构在能量吸收方面的优越性。
[0004]薄壁结构在碰撞的起始阶段，即会快速的以极短的时间达到初始峰值载荷，过高的初始峰值载荷会导致乘员或货物的严重损害，因此，要求碰撞过程中的初始峰值载荷不能过高。近年来，为了减少结构在碰撞过程中的初始峰值载荷，各种各样的梯度结构被广泛研究和发展。然而，现今鲜少有将梯度与层级相结合的双梯度层级结构，以综合提高结构吸能和降低结构的初始峰值力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种双梯度层级多胞吸能结构，该结构的初始峰值载荷较少且具有较好的吸能效果。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种双梯度层级多胞吸能结构，包括支撑管，所述的支撑管内沿其延伸方向设有第一吸能板、第二吸能板、第三吸能板、第四吸能板和第五吸能板，所述的第一吸能板、第二吸能板、第三吸能板、第四吸能板和第五吸能板的高度逐渐递减，且第一吸能板、第二吸能板、第三吸能板、第四吸能板和第五吸能板之间相互交错布置。
[0008]进一步的，所述的第一吸能板和第二吸能板为十字交叉的肋板，且所述第一吸能板和第二吸能板的外边缘均与支撑管固定连接。
[0009]进一步的，所述第一吸能板的对称中心线和第二吸能板相重合。
[0010]进一步的，所述的第三吸能板为矩形的肋板，所述第三吸能板的四个边与第一吸能板的四个边相垂直，所述第三吸能板的四个角与第二吸能板的四个边相衔接，且所述第
三吸能板的四个角与支撑管固定连接。
[0011]进一步的，所述的第四吸能板为4个直角形的肋板，4个所述的第四吸能板设置在第三吸能板和支撑管之间，并且第四吸能板均与第三吸能板和支撑管固定连接，4个所述第四吸能板的直角分别与第三吸能板的四个边相衔接。
[0012]进一步的，所述的第五吸能板为4个平面状的肋板，所述的第五吸能板设置在第四吸能板的内部，且第五吸能板的两端与第四吸能板固定连接。
[0013]进一步的，所述支撑管的高度和第一吸能板的高度均为12cm，所述第一吸能板、第二吸能板、第三吸能板、第四吸能板和第五吸能板以2cm的高度依次递减。
[0014]进一步的，所述的支撑管为方形或者矩形管。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果为：
[0016]本专利技术的一种双梯度层级多胞吸能结构，通过在支撑管中沿其延伸方向设有第一吸能板、第二吸能板、第三吸能板、第四吸能板和第五吸能板，所述的第一吸能板、第二吸能板、第三吸能板、第四吸能板和第五吸能板的高度逐渐递减，且第一吸能板、第二吸能板、第三吸能板、第四吸能板和第五吸能板之间相互交错布置，这样的吸能结构，从上往下的角度观察，呈现从里往外的层级分布，支撑管顶端的壁板较少，使该结构的初始峰值载荷减少，而从内向外的层级分布，又能提升该结构的吸能能力。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0018]图1是本专利技术的结构示意图；
[0019]图2是图1中A处的截面图；
[0020]图3是图1中B处的截面图；
[0021]图4是图1中C处的截面图；
[0022]图5是图1中D处的截面图；
[0023]图6是图1中E处的截面图；
[0024]图7是对有限元模型进行冲击的示意图；
[0025]图8是常规方管和实施例1的管在0度时冲击力
‑
位移曲线图；
[0026]图9是常规方管和实施例1的管在10度时冲击力
‑
位移曲线图；
[0027]图10是常规方管和实施例1的管在20度时冲击力
‑
位移曲线图；
[0028]图11是常规方管和实施例1的管在30度时冲击力
‑
位移曲线图；
[0029]图12是与常规方管对比的变形模式图；
[0030]图13是常规方管和实施例1的管在0度时能量吸收曲线图；
[0031]图14是常规方管和实施例1的管在10度时能量吸收曲线图；
[0032]图15是常规方管和实施例1的管在20度时能量吸收曲线图；
[0033]图16是常规方管和实施例1的管在30度时能量吸收曲线图；
[0034]图17是常规方管和实施例1的管的比能量吸收对比图；
[0035]图18是常规方管和实施例1的管的初始峰值力对比图；
[0036]图19是常规方管和实施例1的管的冲击载荷效率对比图。
[0037]其中：1
‑
支撑管、2
‑
第一吸能板、3
‑
第二吸能板、4
‑
第三吸能板、5
‑
第四吸能板、6
‑
第五吸能板。
具体实施方式
[0038]下面结合具体实施方式，对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本专利技术的任何限制。
[0039]参照图1～6所示，本专利技术的一种双梯度层级多胞吸能结构，包括支撑管1，所述的支撑管1内沿其延伸方向设有第一吸能板2、第二吸能板3、第三吸能板4、第四吸能板5和第五吸能板6，所述的第一吸能板2、第二吸能板3、第三吸能板4、第四吸能板5和第五吸能板6的高度逐渐递减，且第一吸能板2、第二吸能板3、第三吸能板4、第四吸能板5和第五吸能板6之间相互交错布置，这样的吸能结构，从上往下的角度观察，呈现从里往外的层级分布，支撑管1顶端的壁板较少，使该结构的初始峰值载荷减少，而从内向外的层级分布，又能提升该结构的吸能能力。
[0040]所述的支撑管1为方形或者矩形，使本专利技术的一种双梯度层级多胞吸能结构能够应用至更多形状的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双梯度层级多胞吸能结构，其特征在于，包括支撑管(1)，所述的支撑管(1)内沿其延伸方向设有第一吸能板(2)、第二吸能板(3)、第三吸能板(4)、第四吸能板(5)和第五吸能板(6)，所述的第一吸能板(2)、第二吸能板(3)、第三吸能板(4)、第四吸能板(5)和第五吸能板(6)的高度逐渐递减，且第一吸能板(2)、第二吸能板(3)、第三吸能板(4)、第四吸能板(5)和第五吸能板(6)之间相互交错布置。2.根据权利要求1所述的一种双梯度层级多胞吸能结构，其特征在于，所述的第一吸能板(2)和第二吸能板(3)为十字交叉的肋板，且所述第一吸能板(2)和第二吸能板(3)的外边缘均与支撑管(1)固定连接。3.根据权利要求2所述的一种双梯度层级多胞吸能结构，其特征在于，所述第一吸能板(2)的对称中心线和第二吸能板(3)相重合。4.根据权利要求2所述的一种双梯度层级多胞吸能结构，其特征在于，所述的第三吸能板(4)为矩形的肋板，所述第三吸能板(4)的四个边与第一吸能板(2)的四个边相垂直，所述第三吸能板(4)的四个角与第二吸能板(3)的四...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小林，黄家乐，鲁琦，覃善甘，杨馥模，
申请(专利权)人：梧州学院，
类型：发明
国别省市：