波纹芯层夹芯管的轴向压缩吸能特性与多目标优化

摘要：

将正弦波纹薄壁管作为芯层引入多边形薄壁管,获得了四边形、五边形、六边形3种波纹芯层夹芯管.首先,采用实验与数值模拟相结合的方法研究了3种波纹芯层夹芯管在轴向准静态压缩载荷下的力学响应,包括能量吸收性能,分析了结构壁厚和芯层波幅对夹芯管压缩性能的影响,数值模拟与实验结果吻合较好.其次,基于超折叠单元理论,给出了准静态压缩载荷下波纹芯层夹芯管的平均轴向压缩力的解析解.其中,波纹芯层六边形夹芯管在准静态轴向压缩过程中表现出渐进折叠屈曲的变形模式,理论预测的平均压缩力与实验结果吻合较好,相对误差为6.1％,与数值模拟结果相比,相对误差均在9.8％以内.波纹芯层夹芯管的比吸能随着结构壁厚和芯层波幅的增大而增大;而当波幅和壁厚相同时,六边形夹芯管的吸能能力优于四边形夹芯管和五边形夹芯管.最后,以最大比吸能和最小初始峰值力为目标,对3种结构的芯层波幅和结构壁厚进行了多目标优化,给出了最大比吸能与最小峰值载荷之间的平衡策略,得到了相应的Pareto前沿.

关键词：夹芯管、能量吸收、平均压缩力、多目标优化

所属期刊栏目：36

分类号：O347.1;O521.9(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金12072219

在线出版日期：2023-04-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：113-124