基于牛角宏微观结构的吸能盒抗冲击特性研究

摘要

采用扫描电子显微(SEM)对牛角的微观结构特征进行了观察分析,结果表明,牛角是由多个纤维层堆叠而成的层状结构.根据牛角的宏微观结构特征,建立了仿牛角结构管和普通吸能管模型.根据3种模型的有限元分析结果可知,在相同的冲击条件下,有芯体仿生管的比吸能是无芯体仿生管和普通锥管的1.32倍和3.25倍.仿生锥管在轴向冲击时,材料的屈曲变形相对稳定,各处的变形量较均匀,芯体和约束梁相互叠皱,呈现出从顶端向下逐渐叠缩的形态.研究结果表明,仿牛角结构管具有良好的吸能特性,且牛角的芯体可有效提高牛角在冲击过程中能量的耗散能力,将该结构应用到吸能盒的结构设计中可极大改善吸能盒的吸能特性.