[发明专利]一种横隔板加强的薄壁能量吸收管

说明书

技术领域

本发明涉及一种横隔板加强的薄壁能量吸收管，属于包括汽车碰撞等在内的安全技术领域，尤其涉及一种截面非凸的薄壁能量吸收管的构造。

背景技术

能量吸收装置对保障运载器内物品及乘员在发生碰撞事故时的安全性至关重要。薄壁结构是一种具有高能量吸收和低成本的能量吸收器，广泛应用于吸收运载器发生碰撞事故时的动能。

在能量吸收效率一定的情况下，消耗较多的冲击动能需要的能量吸收结构质量也较大。运载器通常都是高能耗设备，结构轻量化是减少燃油消耗和废气排放的最有效途径之一。合理的结构构型设计是提高结构能量吸收效率，减轻结构质量的有效途径。

非凸截面薄壁管是一类具有高能量吸收性能的薄壁能量吸收结构。但是在壁厚与截面周长比较大时，容易产生膨胀-收缩非紧凑变形模式，大幅降低能量吸收能力。

研究表明，非凸薄壁管轴向压缩产生膨胀-收缩非紧凑变形模式的原因是管在横截面内的约束较弱，不足以约束管壁过大的出平面运动。为抑制这种非紧凑变形模式，必须增加管在横截面内的约束。

竹子是一类具有很大长细比的中空带横隔壁加强的结构，具有良好的承载能力和稳定性。竹的横隔壁对于竹结构具有重要的加强作用，可使得竹筒的横向承载能力提高3倍。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明涉及一种横隔板加强的薄壁能量吸收管。该薄壁能量吸收管应采用类似竹横隔壁的横向隔板，可以有效抑制非凸薄壁管的膨胀-收缩非紧凑变形模式及薄壁方管的非紧凑变形模式，使得薄壁管产生渐进稳定的变形模式，从而大幅度提高管的能量吸收。

 

本发明所采用的技术方案是：一种横隔板加强的薄壁能量吸收管包括一个薄壁管，所述薄壁管内至少设有一个横隔板，横隔板垂直于薄壁管的管壁，并与薄壁管的管壁成固定连接。

所述薄壁管的截面形状采用圆形、正多边形或非凸多边形。

所述横隔板采用平面板或者曲面板。

所述横隔板采用等厚度板或者变厚度板。

所述薄壁管和横隔板采用金属材料或者包括纤维增强复合材料在内的非金属材料。

所述薄壁管和横隔板之间的连接，采用粘结剂连接、注塑一次成型或者用织造方法成型。

采用上述技术方案的指导思想是：由于轻量化要求，传统的方管和多边形管在能量吸收效率方面不能同时满足尽可能多折角和折角周围夹角在90-120度之间的最优范围，其能量吸收效率受到限制。非凸薄壁管突破了这种局限，大幅度提高了能量吸收。

本发明的有益效果是：这种横隔板加强的薄壁能量吸收管在薄壁管内设有横隔板，横隔板垂直于薄壁管的管壁，并与薄壁管的管壁成固定连接。该结构满足了高能量吸收的特点，又能抑制薄壁管非紧凑变形模式。外部管壁是能量吸收的主要结构，内部横隔板起支撑和稳定外部薄壁管的作用，其布置的数目和间距由外部管的稳定条件确定。外部管壁和内部横隔板通过有效途径连接成整体，共同作用吸收能量。在受到轴向冲击载荷时，具有比传统方管和圆管更高的能量吸收性能，和良好的变形稳定性。能够在保持较轻的结构重量时，给运载器提供更好的能量吸收性能。

附图说明

图1是非凸二十边横隔板加强的薄壁能量吸收管的立体结构图。

图2是非凸二十边横隔板加强的薄壁能量吸收管的正视图。

图3是非凸二十边横隔板加强的薄壁能量吸收管的横隔板图。

图4是正方形横隔板加强的薄壁能量吸收管的横隔板图。

图5是正六边形横隔板加强的薄壁能量吸收管的横隔板图。

图6是圆形横隔板加强的薄壁能量吸收管的横隔板图。

图7是非凸十二边横隔板加强的薄壁能量吸收管的横隔板图。  

图8是非凸薄壁管非紧凑变形图。

图9是横隔板加强的非凸薄壁管渐进变形图。

图10是非凸薄壁管及横隔板加强非凸薄壁管冲击力计算结果。

图11是外部管壁能量吸收—位移曲线图。

图12是内部横隔板能量吸收—位移曲线图。

图中：1、非凸二十边薄壁管，2、非凸二十边横隔板，3、正方形横隔板，4、正六边形横隔板，5、圆形横隔板，6、非凸十二边横隔板。

 具体实施方式

本发明提出一种新型薄壁能量吸收结构，能够满足吸能结构要求，降低结构质量，下面结合附图来说明该结构的实施例。

图1、2、3示出了非凸二十边横隔板加强的薄壁能量吸收管的结构图。