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原文传递吸能盒结构优化与耐撞性研究

论文题名：	吸能盒结构优化与耐撞性研究
关键词：	汽车前防撞梁系统;吸能盒;多胞结构;仿生设计;吸能特性;耐撞性能
摘要：	吸能盒是汽车前防撞梁系统重要组成部分，在碰撞中通过横梁将碰撞力均匀地传递给两侧吸能盒，吸收碰撞时产生的能量，避免汽车重要零部件损坏。本文以传统截面吸能盒为基础对吸能盒进行改进和优化，研究其吸能和耐撞性能。　　（1）传统矩形、圆形吸能盒压溃不平稳。选定Al6061-T6铝合金作为研究材料，在传统矩形吸能盒基础上，截面周长相同的情况下，增加吸能盒截面边数，通过吸能特性评价指标评价不同截面形状吸能盒吸能特性。发现增加吸能盒边数吸能盒压溃过程平稳，变形模式理想。为进一步提高不同截面吸能盒吸能特性。在不同截面形状吸能盒上添加内壁化为多胞结构，改善其吸能特性。并不断增加吸能盒胞数，发现吸能盒胞数不是越多越好，适当胞数使吸能盒吸能特性有所提高。　　（2）不同截面形状多胞结构设计中，圆截面吸能盒改善效果相比其它截面形状效果差，探寻其它改善条件。在各参数不变的情况下，改变圆截面吸能盒截面厚度、诱导槽个数、位置分布以及上下圆截面直径变为锥形结构形状。发现不同截面厚度会出现不同变形模式，合适截面厚度确保溃缩变形平稳、变形模式理想。在薄壁结构上开设诱导槽使冲击载荷减小，结构变形更加规律，应力分布更加集中和均匀。通过改变圆形截面吸能盒上下直径，将其化为锥形，也可对吸能盒吸能特性进行改善。　　（3）基于仿生设计，受竹子和荷叶、荷茎结构启发，在以上研究基础上设计仿竹结构和仿荷结构吸能盒，并对其进行多目标优化。仿竹结构中以吸能盒诱导槽间距、锥形截面角度、截面厚度为设计变量。仿荷结构以吸能盒底面半径、锥形角度、截面厚度为设计变量，并对各变量设置约束。均以吸能盒压缩位移、比吸能为目标函数，通过构建响应面模型运用多目标粒子群优化算法对其进行优化，优化结构吸能效果和变形特性得到改善，压缩位移分别降低42%和37.59%，有效降低汽车零部件碰撞损失和乘客的伤害，为该类型结构吸能盒生产研究提供一定参考。
作者：	宋宪军
专业：	材料工程
导师：	梁伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023