[發明專利]一種薄壁圓筒吸能結構的壓潰力歷程主動控制裝置

有效

• 申請號: 201410344492.6
• 申請日: 2014-07-18
• 公開（公告）號: CN104149724B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 魏延鵬;楊喆;黃晨光;吳先前
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: B60R19/34
• 分類號: B60R19/34;B62D21/15
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙)11390
• 代理人: 賀楠

技術領域

本發明涉及碰撞吸能安全防護領域，具體涉及一種薄壁圓筒吸能結構的壓潰力歷程主動控制裝置。

背景技術

對于汽車、高速列車等交通工具來說，撞擊現象一直是一個極其重要和不可回避的問題。近年來，隨著汽車與高速列車數量迅速增加和行駛速度的不斷提高，使得碰撞問題越來越突出，迅速增加的碰撞事故會造成重大人身傷亡和財產損失，耐撞性能已成為汽車、高速列車等結構設計時首要考慮的問題。

人們很早就注意到，薄壁圓筒在軸壓下一般有穩定的漸進破壞模式，通過塑性屈曲吸收能量。薄壁圓筒是傳統的緩沖吸能結構，也是應用最廣泛的緩沖吸能結構之一，即便像啤酒灌這樣的輕型結構受軸向沖擊載荷的作用也能吸收可觀的能量。對于薄壁圓筒的研究多于其他截面形狀的金屬管，薄壁圓筒在吸能體系中也得到了廣泛應用，一方面是因為變形模式穩定從而可控地吸收能量，另一方面是因為交通工具中含有大量的薄壁圓筒結構，從而保證在耐撞性設計中不增加額外的重量。薄壁結構受軸向沖擊載荷的動態彈塑性屈曲是一個很復雜的現象，根據殼體的幾何參數、載荷情況和材料性質的共同影響，有三種類型的失穩模式，即動態塑性屈曲(在出現大的徑向位移之前，圓筒沿整個長度方向產生皺折)，動態漸進屈曲(在低速沖擊的情況下，其變形過程類似于靜力情形，皺折是從一端開始形成并逐漸向另一端發展，此種模式為理想的吸能模式)和歐拉彎曲。

針對動態漸進屈曲，前人做了大量的理論、實驗及數值計算研究。以往的理論研究集中在屈曲平均壓潰力的預測上，而對于壓潰吸能過程控制缺乏理論。薄壁圓筒受到自身幾何尺寸、材料特性、外界載荷、邊界條件的綜合影響，屈曲模式往往無法精確估計，軸對稱的圓環模式與非軸對稱的鉆石模式的塑性鉸形成過程、吸能能力上差別非常大，這對壓力歷程這一吸能裝置最重要的參數來說是影響很大的，因此傳統的薄壁圓筒吸能結構無法實現壓潰過程的精確預測和控制。

發明內容

鑒于此，本發明的目的是提供一種壓潰力歷程主動控制裝置，用以解決上述現有技術中存在的技術問題。

本發明提供了一種薄壁圓筒吸能結構的壓潰力歷程主動控制裝置，其中，沿著薄壁圓筒長度L方向，在圓筒的內部和外部逐步布置不同深度h₀到h₀-nt的環形凹槽，凹槽的間距為W；通過設置不同的深度h₀和凹槽間距W，控制屈曲初始壓潰力的幅值和脈寬，設置不同的凹槽深度變化t，精確調節屈曲壓潰力的變化。

進一步地，第n段的屈曲壓潰力Fn的推導公式為：