鼓胀式仿竹薄壁圆管设计及吸能特性研究

摘要

基于毛竹结构的微观特征，设计了一种新型鼓胀式仿竹薄壁圆管。通过数值仿真研究了锥头角度、筋板形状、筋板数量等因素对鼓胀式仿竹薄壁圆管吸能性能的影响，并与传统鼓胀式圆管结构进行对比。为进一步提升鼓胀式仿竹薄壁圆管的吸能性能，提出具有梯度壁厚筋板的仿竹薄壁圆管结构，采用响应面法对梯度壁厚筋板进行多目标优化。研究结果表明：鼓胀式仿竹薄壁圆管的吸能量随锥头角度的增大而递增；结构比吸能随筋板形状变化，与同质量传统薄壁圆管相比，新型鼓胀式仿竹薄壁圆管的吸能量提高了23.08%;对于筋板数量不同的鼓胀式仿竹薄壁圆管，筋板数量为12的薄壁管比吸能最大；与设计的鼓胀式仿竹薄壁圆管相比，优化后的鼓胀式仿竹薄壁圆管比吸能提高了28.02%。

关键词

仿竹结构 / 薄壁圆管 / 能量吸收 / 多目标优化