轴向冲击载荷下折纹管的屈曲与吸能特性的数值研究

摘要

在方管的基础上，提出了一种新型的折纹管模型，并导出了折纹管折角的理论计算公式。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对长度、厚度、材料相同的方管和六种不同折角的折纹管进行了轴向冲击载荷作用下数值仿真分析，研究了方管与折纹管的冲击屈曲模态与能量吸收性能。结果表明，管受冲击时变形可分为三个阶段：初始峰值阶段、稳定渐进屈曲阶段和密实阶段。与方管对比，折纹管的初始峰值载荷明显降低，折纹管的比吸能、压缩力效率以及比总体效率都显著高于方管。对不同折角折纹管的关键参数分析表明，参数的最优不是按照几何尺寸线性变化的，存在一个最优的几何尺寸，既可以有效地降低初始峰值载荷，又能达到良好的吸能效果。