薄壁圆管吸能单元的动态特性

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1、TB12公开分类号：____________密级：______________ＵＤＣ：____________单位代码：______________11646硕士学位论文论文题目：薄壁圆管吸能单元的动态特性学号：_________________________1111081002姓名：_________________________朱文波固体力学专业名称：_________________________机械工程与力学学院学院：_________________________杨黎明教授指导教师：_________________________论文提交日期：2013年11月14日万方

2、数据AThesisSubmittedtoNingboUniversityfortheMaster’sDegreeDynamicbehaviorofenergyabsorptionunitofcirculartubesCandidate：WenboZhuSupervisors：(Associate)ProfessorLimingYangFacultyofMechanicalEngineeringandMechanicsNingboUniversityNingbo315211，ZhejiangP.R.CHINADate:November14,2013万方数据独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文

3、是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得宁波大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。签名：___________日期：____________关于论文使用授权的声明本人完全了解宁波大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论

4、文在解密后应遵循此规定）签名：___________导师签名：___________日期：____________万方数据宁波大学硕士学位论文薄壁圆管吸能单元的动态特性摘要薄壁金属圆管及其不同结构的泡沫填充管作为吸能单元，因其具有质量轻，比吸能高，压缩行程长，变形模式稳定，具有良好的吸能能力等优点，使其广泛地用于汽车、航空航天器、轨道交通等运载工具的能量吸收装置中。如何评判不同结构薄壁圆管吸能能力的优劣，以及提高它们的吸能效果，成为近年来的研究热点。由于能量吸收装置，常在碰撞冲击事件中起作用，因此有必要研究它们的动态特性。主要工作有：1）基于吸能效率的概念，提出统一的吸能能力评价指标，重新

5、定义比吸能SEA、平均力Pm、有效行程比等评价指标，对薄壁空管和泡沫填充管的轴向压缩下的行为做了一定的理论公式推导，并且对于泡沫填充管，考虑管壁与泡沫的相互作用，修改了直链型塑性铰模型来描述泡沫填充管的变形，使得能够计算出具有提高结构比吸能SEA效果的泡沫填充管中填充泡沫密度的范围。2）采用落锤冲击实验机，进行了铝合金管和软钢管的动态轴向压缩实验研究，发现动态轴向压缩下的比吸能SEA、平均力Pm要高于准静态下的结果。特别地，对于软钢管其褶皱的瓣数由准静态轴向压缩下的3.5增加到动态下的4.5。通过分析，发现软钢管相比铝合金管对应变率效应更敏感。并且应变率与初速度v成正比。3）研究了不同结

6、构的泡沫填充管的吸能特性，发现软钢管、泡沫填充管、夹心管、双管的吸能能力依次增强，吸能能力最优的是双管。并且动态实验结果与准静态相比，都出现了大大的提高，认为可能有两点：1）材料在动态冲击的条件下发生了硬化作用；2）根据实验的观察结果，动态冲击下圆管外管变形模式与准静态相比发生了变化，由金刚石模式变成了混合模式。并研究了泡沫密度对泡沫填充单管的吸能特性的影响，发现随着泡沫密度的增大比吸能SEA和平均力Pm都出现了一定程度的增大。4）研究软钢管轴向载荷下的动态力学特性，发现惯性对薄壁圆管轴向压缩的动态吸能特性影响不大，而落锤不同冲击加载速度即代表应变率的变化引起的薄壁圆管材料屈服应力的提高，

7、使得薄壁圆管比吸能SEA（单位质量结构所吸收的能量）和平均轴向压缩力Pm随着应变率的增加而呈上升趋势。对不同应变率下的平均力Pm进行无量纲化处理，发现实验结果与前人推导的理论结果变I万方数据薄壁圆管吸能单元的动态特性化趋势一致。对比动态和准静态实验结果，发现圆管的动态变形模态相比准静态结果发生了改变，更高速度冲击下薄壁圆管的动态特性有待进一步研究。II万方数据宁波大学硕士学位论文Dynamicbehaviorofthin