新型仿竹薄壁圆管的设计与吸能特性分析

摘要

受自然界毛竹微观结构的启发,在传统双圆管结构的基础上,在内、外圆管之间引入双菱形肋骨,设计了一种新型仿竹薄壁圆管.基于超折叠单元理论,建立了轴向压缩时仿竹薄壁圆管的理论分析模型.利用ABAQUS有限元软件对新型仿竹薄壁圆管进行轴向压缩的数值模拟,分析了双菱形肋骨数、内管直径、壁厚等因素对新型仿竹薄壁管耐撞性和变形模式的影响,并与传统双圆管结构进行了对比.结果表明:理论预测与数值模拟结果吻合,平均压缩力和比吸能的误差均在10％以内.与传统双圆管相比,新型仿竹薄壁圆管的比吸能提高了83.61％,压缩力效率提高了198.65％.肋骨数对结构耐撞性能有显著影响,随着双菱形肋骨数目的增加,结构的比吸能逐渐增加,初始峰值力也随之提高;肋骨数较少时,结构出现局部屈曲变形,影响其吸能能力.内管直径越小,初始峰值力越高;内管直径越大,比吸能越小.