防冲吸能液压支架点阵负泊松比吸能结构设计及优化

摘要

为提高吸能液压支架的吸能特性和支撑特性，设计了一种点阵负泊松比材料的吸能结构。采用仿真分析方法研究了圆形截面、矩形截面的直边内凹星形胞体和内凹六边形胞体的比吸能性能和单位质量支撑力性能，并对比分析确定了矩形截面阶梯边内凹星形胞体的综合性能最佳。利用Workbench软件基于参数分析法研究负泊松比材料胞体的高度、胞体宽度、胞体厚度、胞体内缩量对吸能结构的吸能特性和支撑特性的影响规律；建立了吸能和支撑力的神经网络预测模型；建立了吸能结构的多目标参数优化数学模型；基于fmincon函数对吸能结构的优化数学模型求解，并确定三个局部最优解。通过对比验证分析确定了吸能结构的最佳结构参数：胞体高度为40 mm,胞体宽度为9.2 mm,胞体厚度为10 mm,胞体内缩量为5.2 mm。最优参数吸能结构的最大吸能为1083.36 kJ,平均支撑力为2162.56 kN,支撑力波动系数为1.123,支撑力标准差为28.58 kN,支撑大小适中且支撑力稳定。

关键词

吸能液压支架 / 负泊松比材料 / 吸能结构 / 优化设计