仿竹结构薄壁管设计及其吸能特性研究
薄壁管不仅是车辆、航天器、武器和飞机等的主要结构,也是重要的能量吸收元件,随着轻量化设计的增多和安全性能要求的提高,在保障薄壁管强度和刚度的条件下,提高其能量吸收性能面临着理论、方法和技术上的挑战。本研究通过结构仿生原理将竹结构应用到薄壁管的结构设计中,进而提高其能量吸收特性。
根据竹节沿生长方向梯度分布的结构特点,设计了具有仿生截面和竹节的吸能结构。轴向冲击仿真得出,无节仿生吸能结构10B的比吸能为34.35kJ/kg,较普通圆管提高了61.4%;单节仿生吸能结构11YP的比吸能为32.5kJ/kg,较普通圆管提高了52.7%;双节仿生吸能结构12YP的比吸能为28.55kJ/kg,较普通圆管提高了23.68%。