仿枪虾虾螯纵向混合负泊松比结构设计与耐撞性研究

摘要

为提高汽车安全防护结构耐撞性，以枪虾虾螯(大螯)作为仿生原型，通过生物实验提取虾螯微观结构，设计了24种仿生混合负泊松比吸能结构。以质量比吸能(SEA)、结构平均压溃效率(CFE)、初始峰值载荷(IPF)作为评价结构耐撞性的主要指标，借助经过验证的有限元模型对设计结构仿真模拟，经过结果数据分析确定影响结构耐撞性指标的关键参数a(胞元内凹深度),结合实际工况利用加权组合综合评价方法选出最优耐撞性结构。结果显示，当a=6.80 mm时的BCDA型混合结构耐撞性能最优，优化后SEA=3.21 kJ/kg,IPF=8.58 kN,CFE=31.29%。与单一胞元结构相比，优化后混合模型IPF最高降低35.24%,SEA最高提升35.72%,CFE有所下降，最多降低47.20%。

关键词

工程仿生学 / 纵向混合 / 负泊松比结构 / 耐撞性

基金资助

国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-27);; 中国博士后科学基金项目(2022M721901);; 工程仿生教育部重点实验室开放基金项目(K202208);; 运输车辆检测、诊断与维修技术交通行业重点实验室开放课题(JTZL2102)