[發明專利]一種多段式雙層薄壁吸能裝置的工作方法

在審

• 申請號: 202010494200.2
• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN111619486A
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 劉鑫;陳德;龔敏
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: B60R19/02
• 分類號: B60R19/02;B60R19/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種多段式雙層薄壁吸能裝置的工作方法，所述吸能裝置包括外層薄壁吸能結構和內層薄壁吸能結構；外層薄壁吸能結構為螺旋狀曲面結構；內層薄壁吸能結構由內層上薄壁結構、內層中間薄壁結構和內層下薄壁結構組成；外層薄壁吸能結構與內層薄壁吸能結構共用上端面與下端面；在碰撞過程中，內層薄壁吸能結構的內層上薄壁結構先行被壓縮變形，實現一級緩沖；內層中間薄壁結構隨后被壓縮變形，實現二級緩沖；內層下薄壁結構最后被壓縮變形，實現三級緩沖；通過內、外兩層薄壁吸能結構的協同緩沖以及內層薄壁吸能結構的多級緩沖作用不但能提高吸能裝置的比吸能，還能降低吸能裝置的初始峰值力，從而使吸能裝置具備良好的緩沖性能。

技術領域

本發明涉及汽車碰撞安全技術領域，具體涉及一種多段式雙層薄壁吸能裝置的工作方法。

背景技術

汽車的耐撞性能是汽車安全性能的重要指標之一。目前，人們通常將不同結構形式的碰撞吸能裝置安裝在汽車易發生碰撞的部位，以此來有效吸收碰撞過程中所產生的巨大沖擊能量。常見的碰撞吸能裝置為金屬制作的薄壁結構管件，通過薄壁結構管件的變形來吸收和耗散掉沖擊能量，從而保證汽車主體結構和汽車乘員的安全性。

在實際的碰撞過程中，現有碰撞吸能裝置的吸能效果有限，并存在以下問題：

1.現有的碰撞吸能裝置往往采用普通薄壁結構或多胞薄壁結構，但這種結構的碰撞吸能裝置會產生較大的初始峰值力。

2.在汽車碰撞安全性設計過程中，高比吸能和低初始峰值力這兩個評判吸能裝置耐撞性的指標通常是相互矛盾的，而現有的大部分吸能裝置無法協調兩者的矛盾。如公開號為CN105235616A，名稱為“一種多胞薄壁吸能結構及其應用結構”的專利，該專利通過連接肋板將兩個大小不同的中空棱柱相連形成內層吸能結構，同時，在棱柱的棱角外側通過連接肋板形成外層吸能結構。這種結構雖然能使吸能裝置具有較高的比吸能，但會產生很大的初始峰值力。

3.為克服碰撞吸能裝置變形模式不穩定的缺點，少部分現有技術通過采用錐形結構的技術方案來實現這一目的，如公開號為CN103386941A，名稱為“一種吸能盒”的專利，該專利將吸能盒設計成棱臺形狀，且用連接板將若干個棱臺狀空心結構體相連，在碰撞過程中，棱臺形狀能引導吸能盒的變形方向，保證吸能盒具備穩定壓潰的變形模式。但該專利同樣存在初始峰值力較大的缺點，同時，由于該專利使用過多的連接板與空心結構體連接，使整體結構對缺陷較為敏感，從而影響結構的吸能效果。

發明內容

為了克服上述問題，本發明提出同時解決上述多種問題的多段式雙層薄壁吸能裝置的工作方法。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：一種多段式雙層薄壁吸能裝置的工作方法，所述多段式雙層薄壁吸能裝置包括外層薄壁吸能結構和內層薄壁吸能結構；所述外層薄壁吸能結構為螺旋狀曲面結構；所述內層薄壁吸能結構由內層上薄壁結構、內層中間薄壁結構和內層下薄壁結構組成；所述多段式雙層薄壁吸能裝置的端面從上而下分別為上端面、中上端面、中下端面和下端面；所述外層薄壁吸能結構和內層薄壁吸能結構共用上端面和下端面，上端面和下端面具有相同的形狀與尺寸；所述上端面與中上端面構成內層上薄壁結構的上截面和下截面，上端面與中上端面具有相同的形狀，上端面的尺寸大于中上端面的尺寸；所述中上端面與中下端面構成內層中間薄壁結構的上截面和下截面，中上端面與中下端面具有相同的形狀與尺寸；所述中下端面與下端面構成內層下薄壁結構的上截面和下截面，中下端面與下端面具有具有相同的形狀，中下端面的尺寸小于下端面的尺寸；

工作步驟如下：步驟一、在碰撞過程中，所述多段式雙層薄壁吸能裝置的外層薄壁吸能結構與內層薄壁吸能結構同時被壓縮變形，產生協同緩沖作用；內層薄壁吸能結構的內層上薄壁結構在載荷作用下先行被壓縮變形，實現一級緩沖；步驟二、在碰撞過程中，待內層薄壁吸能結構的內層上薄壁結構被壓縮變形后，內層薄壁吸能結構的內層中間薄壁結構再被壓縮變形，實現二級緩沖；步驟三、在碰撞過程中，待內層薄壁吸能結構的內層中間薄壁結構被壓縮變形后，內層薄壁吸能結構的下薄壁結構再被壓縮變形，實現三級緩沖。