一种具有不同的高度和波纹相位的多管组合式吸能装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种具有不同的高度和波纹相位的多管组合式吸能装置，包括具有内腔的薄壁外壳、多根置于内腔内的吸能波纹管、封盖内腔的前端板，各个吸能波纹管具有不同的高度，每根吸能波纹管的侧壁的波纹曲线满足其中i为吸能波纹管的序号；吸能波纹管的侧壁形成有波峰和波谷，相邻两根吸能波纹管之间的波峰和波谷呈错位布置；通过引入高度差构型特征使得多根吸能波纹管在初始变形时发生错位，让原本集中的初始峰值载荷得到分离，便可以让整个装置初始峰值载荷得到大幅度下降；波纹相位差构型特征的引入改变了侧壁正弦曲线波峰和波谷的位置，使不同的管件在变形时相互补偿，各管后续载荷峰值得到充分分离从而显著降低组合结构的后续载荷波动。低组合结构的后续载荷波动。低组合结构的后续载荷波动。

【技术实现步骤摘要】
一种具有不同的高度和波纹相位的多管组合式吸能装置


[0001]本专利技术涉及车辆碰撞安全领域，尤其涉及一种具有不同的高度和波纹相位的多管组合式吸能装置。

技术介绍

[0002]随着高速铁路速度的不断提高，对于列车安全的要求也越来越高。列车相撞是非常严重的事故，安装在列车的吸能保护装置可以在第一时间保护人民的生命财产安全。薄壁圆管结构可以在受到冲击时吸收大量的能量，以此来吸收撞击带来的冲击。虽然单纯进行管件数量的叠加可以成倍提升吸能保护装置的吸能量，但是也存在一些问题，例如初始载荷峰值和载荷波动过大等，这些问题都有可能在发生事故的时候不能很好的保护人民的生命财产安全，造成不必要的损失。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高能量耗散、低初始峰值、小载荷波动的具有不同的高度和波纹相位的多管组合式吸能装置。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种具有不同的高度和波纹相位的多管组合式吸能装置，包括具有内腔的薄壁外壳、多根置于所述内腔内的吸能波纹管、封盖所述内腔的前端板，各个所述吸能波纹管具有不同的高度；
[0005]每根所述吸能波纹管的侧壁的波纹曲线满足其中i为所述吸能波纹管的序号；所述吸能波纹管的侧壁形成有波峰和波谷，相邻两根所述吸能波纹管之间的波峰和波谷呈错位布置。
[0006]作为上述技术方案的进一步改进：
[0007]多根所述吸能波纹管从高到低或者从低到高等距排列布置在所述内腔内。
[0008]多根所述波纹吸能管分多排布置在所述内腔内。
[0009]所述吸能波纹管通过焊接固定在所述内腔内。
[0010]所述吸能波纹管的底部直径为40mm，壁厚为2mm。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0012]本专利技术的一种具有不同的高度和波纹相位的多管组合式吸能装置，通过引入高度差构型特征使得多根吸能波纹管在初始变形时发生错位，控制各个吸能波纹管的初始峰值载荷紧凑的分布在不同的时间节点，让原本集中的初始峰值载荷得到分离，便可以让整个装置初始峰值载荷得到大幅度下降；波纹相位差构型特征的引入改变了侧壁正弦曲线波峰和波谷的位置，而波峰和波谷的位置决定着褶皱变形的时间节点，褶皱变形的时间节点又决定着后续峰值载荷的时间节点，通过赋予各个管件波纹合适各异的相位可以让整个装置在变形的过程中时时刻刻都有褶皱在发生变形，使不同的管件在变形时相互补偿，各管后续载荷峰值得到充分分离从而显著降低组合结构的后续载荷波动，使多管组合式吸能装置拥有如蜂窝结构般平稳的撞击力曲线，从而实现高能量耗散、低初始峰值、小载荷波动等优
异吸能特性的完美兼容。
附图说明
[0013]图1是本专利技术的多管组合式吸能装置的立体结构示意图。
[0014]图2是本专利技术的六根吸能波纹管排列布置的立体结构示意图。
[0015]图3是典型均布波纹管(单根吸能波纹管或者多根高度相同的吸能波纹管)的立体结构示意图。
[0016]图4是本专利技术的多根不同高度的吸能波纹管排布结构示意图。
[0017]图5是典型波纹管压缩阶段(波峰值、波谷值与褶皱成形之间的关联)示意图。
[0018]图6是本专利技术中高度差与相位差组合的多管组合式吸能装置受力时的预期效果图。
[0019]图7是仅引入高度差构型时各管件的载荷
‑
位移示意图。
[0020]图8是仅引入波纹曲线相位差构型时各管件的载荷
‑
位移示意图。
[0021]图9是同时引入高度差及波纹相位差时各管件的载荷
‑
位移示意图。
[0022]图10是本专利技术不同构型六管组合吸能装置与传统相同构型六管组合吸能装置的结果对比示意图。
[0023]图11是本专利技术不同构型六管吸能装置与传统相同构型六管吸能装置的撞击力性能对比示意图。
[0024]图中各标号表示：
[0025]1、前端板；2、吸能波纹管；3、薄壁外壳；31、内腔；A1‑
A6、六根吸能波纹管。
具体实施方式
[0026]以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。
[0027]图1至图11示出了本专利技术具有不同的高度和波纹相位的多管组合式吸能装置的一种实施例，包括具有内腔31的薄壁外壳3、多根置于内腔31内的吸能波纹管2、封盖内腔31的前端板1，多根吸能波纹管2各具有不同高度；每根吸能波纹管2侧壁的波纹曲线满足其中i为吸能波纹管2的序号；吸能波纹管2的侧壁形成有波峰和波谷，相邻两根吸能波纹管2之间的波峰和波谷呈错位布置。
[0028]该多管组合式吸能装置，通过引入高度差构型特征使得多根吸能波纹管2在初始变形时发生错位，控制各个吸能波纹管2的初始峰值载荷紧凑的分布在不同的时间节点，让原本集中的初始峰值载荷得到分离，便可以让整个装置初始峰值载荷得到大幅度下降；波纹相位差构型特征的引入改变了侧壁正弦曲线波峰和波谷的位置，而波峰和波谷的位置决定着褶皱变形的时间节点，褶皱变形的时间节点又决定着后续峰值载荷的时间节点，通过赋予各个管件波纹合适各异的相位可以让整个装置在变形的过程中时时刻刻都有褶皱在发生变形，使不同的管件在变形时相互补偿，各管后续载荷峰值得到充分分离从而显著降低组合结构的后续载荷波动，使多管组合式吸能装置拥有如蜂窝结构般平稳的撞击力曲线，从而实现高能量耗散、低初始峰值、小载荷波动等优异吸能特性的完美兼容(如图6所示)。
[0029]本实施例中，以六根吸能波纹管2((A1‑
A6)为例，六根波纹吸能管分两排以合适的
距离等距排列布置在内腔31内。六根吸能波纹管2的结构参数如下表1：
[0030]表1
[0031][0032]H
i
为各个管件的高度，ΔH为管件之间的高度差，各个管件底圆的直径D为40mm，壁厚T为2mm。
[0033]本实施例中，吸能波纹管2通过焊接固定在内腔31内。
[0034]本实施例中选取的吸能波纹管2，其侧壁正弦曲线的波峰和波谷的位置结构薄弱，可以作为变形的诱导结构，所以可以通过控制波峰和波谷在管件的位置来控制管件变形的时序，如图6所示，即赋予各管合适各异的高度和波纹相位，由于管件具有不同的构型特征，在压缩过程中各管件褶皱的变形起始及持续时间均存在差异，因此各管件载荷
‑
位移曲线之间将产生一定的时序差，即各管峰值载荷将得到充分分离。
[0035]如图5所示为典型波纹管压缩阶段图，载荷
‑
位移曲线上的峰值载荷与褶皱成形过程息息相关，每一个变形褶皱都意味着载荷曲线会出现相应的波峰值和波谷值。由于吸能波纹管2的构型特征直接关联褶皱的变形过程，赋予吸能波纹管2合适的构型特征显然可以达到根据实际需求来控制吸能管件峰值载荷形成时序的目的，既有多管组合式吸能装置的研究主要基于相同构型展开，在组合吸能过程中各个吸能波纹管2的载荷曲线将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有不同的高度和波纹相位的多管组合式吸能装置，其特征在于：包括具有内腔(31)的薄壁外壳(3)、多根置于所述内腔(31)内的吸能波纹管(2)、封盖所述内腔(31)的前端板(1)，各个所述吸能波纹管(2)具有不同的高度；每根所述吸能波纹管(2)的侧壁的波纹曲线满足其中i为所述吸能波纹管(2)的序号；所述吸能波纹管(2)的侧壁形成有波峰和波谷，相邻两根所述吸能波纹管(2)之间的波峰和波谷呈错位布置。2.根据权利要求1所述的一种具有不同的高度和波纹相位的多管组合式吸能装置，其特征在于：多根所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢素超，何冠迪，周辉，冯哲骏，井坤坤，汪浩，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：