表面納米技術(shù)誘導(dǎo)方形薄壁管屈曲模態(tài)的研究.pdf

1、碰撞和沖擊是交通運(yùn)輸及施工工程中的常見問題，在此類問題中保障人員和關(guān)鍵部件的安全一直是非常重要的課題。配置吸能結(jié)構(gòu)是一種有效的方法。由于封閉薄壁結(jié)構(gòu)在受到?jīng)_擊時(shí)表現(xiàn)出局部或整體屈曲的同時(shí)吸收大量的能量，且具有質(zhì)量輕和低成本等優(yōu)點(diǎn)，因此該結(jié)構(gòu)被廣泛運(yùn)用于吸能裝置的主要吸能結(jié)構(gòu)中。此類結(jié)構(gòu)吸能的效果依賴于其發(fā)生屈曲的模態(tài)以及屈曲演變路徑。人們對(duì)此的研究一直沒有間斷，通常采用傳統(tǒng)的預(yù)制壓痕、初始形狀和附加結(jié)構(gòu)等控制屈曲模態(tài)和設(shè)計(jì)吸能結(jié)構(gòu)。本文

2、一改傳統(tǒng)的研究方法和思路，把材料的表面納米技術(shù)引入薄壁吸能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。通過對(duì)薄壁吸能結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部表面納米技術(shù)處理，來改變薄壁吸能結(jié)構(gòu)局部表面的力學(xué)性能，達(dá)到在受沖擊下誘導(dǎo)方形薄壁管屈曲模態(tài)和屈曲發(fā)展路徑的目的，實(shí)現(xiàn)提高吸能性能的效果。從而提出一種新的誘導(dǎo)薄壁管屈曲模態(tài)的方法和設(shè)計(jì)吸能結(jié)構(gòu)的思路。在論文中采用有限元分析方法對(duì)問題展開數(shù)值模擬，得到如下研究成果：
　　⑴環(huán)向局部表面納米化布局對(duì)方形薄壁管屈曲模態(tài)誘導(dǎo)作用研究。通過對(duì)薄壁

3、方管鄰面進(jìn)行對(duì)稱式和反對(duì)稱式局部環(huán)向表面納米化，發(fā)現(xiàn)其不僅誘導(dǎo)了穩(wěn)定漸進(jìn)緊湊的屈曲模態(tài)，而且使其吸能性能有較大的提高。分析了這類薄壁方管環(huán)向不同等分個(gè)數(shù)和環(huán)向納米化程度不同對(duì)屈曲模態(tài)的和吸能性能的影響，結(jié)果表明環(huán)向不同等分個(gè)數(shù)直接影響了屈曲模態(tài)中的疊縮層數(shù)，納米化程度不同對(duì)吸能性能影響很大。
　?、品叫伪”诠茉谳S向局部表面條帶納米化下屈曲模態(tài)的誘導(dǎo)作用研究。通過對(duì)薄壁方管的每一面都進(jìn)行軸向偶數(shù)等分間隔局部表面納米化布局時(shí)，所誘導(dǎo)的

4、屈曲模態(tài)會(huì)包含扭曲的模式，且屈曲模式是不穩(wěn)定的。采用每一面奇數(shù)等分間隔局部表面納米化布局且鄰面反向布局時(shí)，所誘導(dǎo)的屈曲模態(tài)會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的疊層屈曲模式并可提高吸能效果。
　?、窃诜叫伪”诠鼙砻嫔线M(jìn)行局部斜條帶和塊狀局部表面納米化誘導(dǎo)屈曲模態(tài)的研究。采用對(duì)薄壁方管進(jìn)行局部斜條表面納米化，可誘導(dǎo)扭轉(zhuǎn)形式的屈曲模態(tài)，且屈曲模態(tài)是穩(wěn)定疊縮的。若采用局部片狀表面納米化區(qū)域布局，可誘導(dǎo)具有高階形式的屈曲模態(tài)。
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