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《仿生多胞薄壁結(jié)構(gòu)的耐撞性研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、學(xué)校代號(hào)10532學(xué)號(hào)S150200256分類號(hào)U461.91密級(jí)公開碩士學(xué)位論文仿生多胞薄壁結(jié)構(gòu)的耐撞性研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)學(xué)位申請(qǐng)人姓名張林偉培養(yǎng)單位機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱白中浩教授學(xué)科專業(yè)機(jī)械工程研究方向汽車安全論文提交日期2018年4月20日學(xué)校代號(hào)：10532學(xué)號(hào)：S150200256密級(jí)：公開湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文仿生多胞薄壁結(jié)構(gòu)的耐撞性研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)學(xué)位申請(qǐng)人姓名：張林偉導(dǎo)師姓名及職稱：白中浩教授培養(yǎng)單位：機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院專業(yè)名稱：機(jī)械工程論文提交日期：2018年4月20日論文答辯
2、日期：2018年5月24日答辯委員會(huì)主席：程軍圣教授CrashworthinessResearchandOptimizationDesignofBionicMulti-cellThin-walledStructuresbyZHANGLinweiB.E.(HunanUniversity)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEngine
3、eringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorBAIZhonghaoMay,2018仿生多胞薄壁結(jié)構(gòu)的耐撞性研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要金屬薄壁結(jié)構(gòu)以其優(yōu)異的吸能特性、輕便的質(zhì)量和低廉的成本被廣泛應(yīng)用于汽車的碰撞吸能系統(tǒng)中。金屬薄壁管耐撞性設(shè)計(jì)與優(yōu)化問題也成為目前汽車研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問題。為了提升金屬薄壁管的耐撞性，本文首先通過有限元仿真和理論分析探究了傳統(tǒng)多胞薄壁管的耐撞性，然后通過模擬甲蟲鞘翅的微觀結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一系列仿生多胞薄壁管
4、，并對(duì)比了仿生多胞薄壁管與傳統(tǒng)多胞薄壁管的耐撞性，最后對(duì)吸能較好的仿生多胞薄壁管進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1）提出了四種不同截面布置的八邊形多胞薄壁管，并建立了八邊形多胞薄壁管的有限元仿真模型。同時(shí)，進(jìn)行臺(tái)車碰撞試驗(yàn)，通過對(duì)比分析有限元仿真結(jié)果與臺(tái)車碰撞試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了八邊形多胞薄壁管有限元模型的有效性。基于經(jīng)過驗(yàn)證的有限元模型，對(duì)四種不同截面布置的八邊形多胞薄壁管進(jìn)行了有限元仿真分析，并對(duì)比了這四種多胞薄壁管的耐撞性。結(jié)果表明，邊對(duì)邊截面布置的八邊形多胞管的耐撞性要優(yōu)于其
5、他三種截面布置的多胞管。（2）基于簡(jiǎn)化超折疊單元理論，推導(dǎo)了邊對(duì)邊截面布置的四、六、八邊形多胞管的平均碰撞載荷的理論解，并將所推導(dǎo)的理論解表達(dá)式進(jìn)行對(duì)比。同時(shí)，采用有限元仿真對(duì)比分析了邊對(duì)邊截面布置的四、六、八邊形多胞薄壁管在軸向沖擊下的耐撞性。理論與有限元分析結(jié)果表明，邊對(duì)邊截面布置的八邊形多胞薄壁管在三種結(jié)構(gòu)中具有最佳的耐撞性，且有限元仿真值和理論預(yù)測(cè)值有較高的一致性。（3）通過模擬甲蟲鞘翅的微觀結(jié)構(gòu)，在耐撞性較好的邊對(duì)邊截面布置多胞薄壁管的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一系列新型仿生多胞薄壁管。然后，采用有限
6、元仿真對(duì)比分析了傳統(tǒng)多胞薄壁管與仿生多胞薄壁管在軸向沖擊下的耐撞性。研究結(jié)果表明，仿生多胞管O-BMCT-6在所有本文所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)中具有最佳的耐撞性。（4）為了進(jìn)一步提高仿生多胞管O-BMCT-6的耐撞性，采用全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)和非支配排序遺傳算法NSGA-II對(duì)仿生多胞薄壁管O-BMCT-6進(jìn)行優(yōu)化。同時(shí)，利用全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)的樣本數(shù)據(jù)對(duì)仿生多胞薄壁管O-BMCT-6進(jìn)行參數(shù)化分析。多目標(biāo)優(yōu)化所生成的Pareto前沿上的任何一個(gè)解都是最優(yōu)解，薄壁管設(shè)計(jì)者可以根據(jù)實(shí)際工程需要進(jìn)行選擇，從而有效地提高薄壁管
7、的耐撞性。關(guān)鍵詞：耐撞性；臺(tái)車試驗(yàn)；理論分析；仿生多胞薄壁管；優(yōu)化設(shè)計(jì)II碩士學(xué)位論文AbstractMetalthin-walledstructuresarewidelyusedinautomotivecrashenergydissipationsystemsduetotheirexcellentenergyabsorptioncharacteristics,lightweight,andlowcost.Theproblemofcrashworthinessdesignandoptimizatio
8、nofmetalthin-walledtubeshasalsobecomeahotissueinthecurrentautomotiveresearchfield.Inordertoimprovethecrashworthinessofmetalthin-walledtubes,thispaperfirstlyexploredthecrashworthinessoftraditionalmulti-cellthin-walltubesthroughfiniteelem
