[发明专利]一种轴对称变形薄壁圆管吸能装置的设计方法

摘要

本发明公开了一种轴对称变形薄壁圆管吸能装置的设计方法。本发明通过对薄壁圆管吸能装置轴向动力屈曲的作用机理进行研究，提出薄壁圆管的变形模式是由塑性应力波的传播速度和薄壁圆管全长的弯曲刚度两者共同决定的，建立了塑性横、纵波传播速度和平均撞击力的数学模型，揭示了薄壁圆管轴对称动力屈曲的动载荷特点，用来对薄壁圆管吸能装置的设计进行指导。薄壁圆管全长的弯曲刚度过小是轴对称变形不稳定的另一关键因素，本发明给出了三种解决办法。相比现有技术，本发明建立的数学模型能够对薄壁圆管吸能装置轴向动力屈曲的作用机理进行科学地阐释，并指导薄壁圆管吸能装置的设计，可节省大量的时间、人力及物力，对于工程实践具有重要指导意义。

主权项

1.一种轴对称变形薄壁圆管吸能装置的设计方法，其特征在于，该方法利用以下数学模型确定所述薄壁圆管吸能装置的材料及几何尺寸，，式中，为薄壁圆管接触面上的平均撞击力；为薄壁圆管的中径；为薄壁圆管的壁厚；、是薄壁圆管所使用材料的材料常数；为材料的静态屈服应力；为叠缩最大塑性应变时的应力，可近似取静态强度极限；为撞击时的接近速度；、分别为薄壁圆管中塑性纵波、塑性横波的传播速度；为薄壁圆管所使用材料的材料密度；为薄壁圆管的横截面面积；为塑性应力应变曲线上应变处的斜率；设计时，塑性横波和纵波的传播速度要协调，即：在由C₁所决定的一个叠缩的完成时间内，由C₂所决定的塑性横波的传播距离为屈曲波的半波长。