基于内翻复合材料管的冲击吸能器特性研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:TRACY101688
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为了研究出触发更加可靠、吸能更高效并具有结构功能的抗冲击吸能器,本文提出了一种利用复合材料管向内翻转、压溃来吸收冲击能量的吸能器方案。吸能器由复合材料管和两端的连接帽组成,其中一个连接帽内端面为平面,冲击时不会过早压溃复合材料管;另外一个连接帽内端面为曲面,在复合材料管受到轴向冲击时,使管壁内翻,产生分层和断裂,并逐渐填满复合材料管内腔。在复合材料管的压溃过程中,没有任何的碎屑溢出,在管材内腔的碎屑逐渐被压实,进一步提高吸能比例。吸能器主要通过复合材料分层、断裂以及复合材料管与套筒间的摩擦来吸收冲击能量。分别使用静态试验和冲击试验研究了连接帽内表面曲率对吸能效果的影响,结果表明,该新型吸能器在减小初始峰值载荷的同时能够增加材料的比吸能,非常适合应用于轻量化的抗冲击结构中。本吸能器连接帽内还可以安装具有放射型刀刃的切割器,使用切割器后,能有效提高稳定阶段的破坏载荷,即意味着吸能性能显著提升。进行了切割器的切割破坏实验来研究其吸收能量的比重。同时开展实验探究了销钉连接对吸能器吸能效果的影响。为了研究吸能器应用于直升机抗冲击座椅中的使用效果,本文使用了非线性的集中参数人体数值模型,根据测量得到的实验数据得出吸能器的本构关系函数,进而将非线性的本构关系函数代入人体数值模型对整个模型受冲击的过程进行模拟。结果显示出本论文所提出的吸能器具有良好的冲击减缓性能,具有较好的应用潜质。
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