一种新型自锁吸能系统及其优化

摘要

薄壁金属圆管系统成本低廉,易于加工,是最常见的能量吸收系统.圆管系统在使用时需要施加管间连接和边界约束以防止冲击造成的圆管的飞溅.然而,当许多圆管在组装时,管间约束过于复杂,需要耗费大量时间和人力,难以满足突发的冲击防护需要.为了解决这一问题,最近的文献中提出了一种能够实现自锁的新型薄壁能量吸收系统.为了进一步提升这种自锁系统的吸能能力,本文通过在自锁管上添加凹槽的方法,对自锁管的几何形状进行了优化,并通过有限元进行了验证.相比于圆管系统，自锁吸能系统由于无须管间连接和边界约束，便于拆装，能更好地满足突发的冲击防护的需要。在自锁管上添加凹槽可以提升自锁管的吸能能力。通过调整凹槽深度，可以控制自锁管的变形模式，进而调整自锁管的吸能特性。通过有限元模拟发现，各种深度的凹槽都能提高自锁管的吸能能力。其中，凹槽深度X=3.5mm的浅凹槽自锁管变形稳定，载荷平稳，比其他凹槽深度的自锁管具有更好的吸能特性。