金屬薄壁直梁的耐撞性能研究與優(yōu)化設(shè)計.pdf

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1、犬硿大莩碩士莩位文金屬薄壁直梁的耐撞性能研究與優(yōu)化設(shè)計學科專業(yè)計算力學——作者姓名皇軍指忌救師陳飆松教授答辯曰期年月日碩士學位論文金屬薄壁直梁的耐撞性能研究與優(yōu)化設(shè)計作者姓名：鍵軍學科、專業(yè)：」程力學卞：指導教師：陳飆松完成丨期：—大理工大摩大連理工大學學位論文獨創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下進行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外本論文不包含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請學位或其他用途使用過的成果。與我一同工作的同志對本研究所做的貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實之處，本人愿意承

2、擔相關(guān)法律責任。學位論文題目：金屬薄壁直梁的耐撞性能研究與優(yōu)化設(shè)計作者簽名：作；等日期年月日大連理工大學碩士學位論文摘要緣于現(xiàn)代運載工具被動安全性的迫切現(xiàn)實需要，結(jié)構(gòu)耐撞性問題的研究具有長遠的重要意義。在過去的半個多世紀里，該領(lǐng)域得到廣泛而大量的研究，并取得了長足的進展。本文在查閱以往相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上，針對金屬薄壁直梁結(jié)構(gòu)在軸向壓縮時的耐撞性能研究及優(yōu)化設(shè)計方面，做了一些補充工作。具體的研究內(nèi)容和工作包括：綜合對比研究了種不同截面形式、同等質(zhì)量的薄壁直梁在軸向勻速沖擊下的耐撞性能。具體是使用軟件進行數(shù)值模擬，以各個結(jié)構(gòu)的耐撞性能指標（初始沖擊力峰值、總吸能、比吸能、沖程效率、沖擊力

3、效率、總效率、屈曲變形的穩(wěn)定性及沖擊力的平緩度）為參考，找出了比較理想和高效的吸能結(jié)構(gòu)。另外，發(fā)現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的截面形式中，邊角處的部分斜向加筋能夠減弱初始沖擊力極值；斜向加筋都有著使得沖擊力曲線趨于平緩的效果，即“填谷效應(yīng)”；邊角的小方形使得總吸能量和效率顯著提高，且使得結(jié)構(gòu)的屈曲變形過程變得穩(wěn)定；邊角小方形和內(nèi)部加筋的結(jié)合可以取得較為理想的效果。著眼代理模型技術(shù)在結(jié)構(gòu)耐撞性優(yōu)化研究方面的應(yīng)用，對響應(yīng)面和徑向基函數(shù)的預(yù)測精度檢測和適用性進行了研究，并針對徑向基函數(shù)模型中散布常數(shù)取值機制不明確的問題進行數(shù)值研究，提出以優(yōu)化方法確定的方案?；谧灾鲀?yōu)化軟件具體措施為，首先使用遺傳算法直接進

4、行搜索選優(yōu)，得到的結(jié)果可認為是最優(yōu)結(jié)果，作為代理模型法參照；通過實例證實近似模型精度檢測的必要性，并檢驗均勻試驗設(shè)計、中心復合試驗設(shè)計、析因試驗設(shè)計在該類問題中的適用性；最后，在構(gòu)造徑向基函數(shù)時將散布常數(shù)設(shè)為變量，再以幾個隨機樣點處的數(shù)值結(jié)果為目標進行模型修正，得到修正的散布常數(shù)，然后代入構(gòu)造的徑向基函數(shù)中，結(jié)果表明該方案得到的散布常數(shù)使得徑向基函數(shù)能更好地表征結(jié)構(gòu)耐撞性問題。多胞截面結(jié)構(gòu)形式通過優(yōu)化可以大幅度地提升結(jié)構(gòu)的耐撞性能，針對圓形和六邊形的組合多胞截面形式的薄壁管結(jié)構(gòu)進行吸能能力的研究；分析對比幾種結(jié)構(gòu)的耐撞性能，并對耐撞性能較好的結(jié)構(gòu)進行參數(shù)化研究。關(guān)鍵詞：薄壁直梁；耐

5、撞性；代理模型優(yōu)化技術(shù)金屈薄壁直梁的耐掩性能研究與優(yōu)化設(shè)計、，，，)ornr人學幀學位論文金屬薄壁直梁的耐撞性能研究優(yōu)化設(shè)計目錄緒論研究背景及意義薄壁（韌性金屬）結(jié)構(gòu)的軸向耐撞性能及研究現(xiàn)狀薄壁結(jié)構(gòu)耐撞性優(yōu)化的研究現(xiàn)狀本文研究內(nèi)容基本理論及結(jié)構(gòu)耐撞性指標顯式有限元求解理論簡介動力學基本方程顯式求解方法減縮積分與沙漏問題接觸問題的處理和算法摩擦力的計算機理結(jié)構(gòu)耐撞性指標介紹現(xiàn)有的耐撞性指標沖擊力平緩度—種綜合性的耐撞性指標吉軸向沖擊下不同截面形式薄壁直梁的耐撞性能對比研究引啟多胞薄壁直梁有限元模型截面形狀及加筋布局數(shù)值結(jié)果與分析小結(jié)結(jié)構(gòu)耐揸性優(yōu)化中徑向基函數(shù)散布常數(shù)的選取策略引言基本

6、理論薄壁直梁耐撞性優(yōu)化模型及主優(yōu)化軟件直接優(yōu)化法代理模型精度檢測及柃叫苺模型散布常數(shù)的選取策略小結(jié)復合多胞溥噴梁的耐掎性能研究■人連人學碩學位論義復合多胞結(jié)構(gòu)的設(shè)計復合多胞直梁的耐撞性能數(shù)值模擬結(jié)果不同構(gòu)形的分析與對比參數(shù)研究壁厚的影響內(nèi)圓半徑對構(gòu)形的影響邊角菱形邊長對構(gòu)形的影響小結(jié)總結(jié)與展望論文總結(jié)研究展望參考文獻大連理工大學學位論文版權(quán)使用授權(quán)書大連理工大學碩士學位論文緒論現(xiàn)實背景及意義現(xiàn)實社會中日益增多的碰撞事故，嚴重威脅著人們的生命和財產(chǎn)安全，這引起了世界各國的關(guān)注。一些事實可以說明問題的嚴重性，比如世衛(wèi)組織（在年發(fā)布的道路交通安全報告⑴中指出每年超過百萬人在事故中喪生超過

7、五千萬人受到傷害，造成的財產(chǎn)損失在五千億美元以上；我國高鐵碰撞事故，給人民和國家造成巨大損失；近些年出現(xiàn)的核動力船核泄漏，巨型油輪、液化天然氣船只如果發(fā)生碰撞也會造成重大公害。從力學弟度講，這些運載工具發(fā)生的碰撞行為都對結(jié)構(gòu)提出了一項安全要求，即結(jié)構(gòu)耐撞性能（。所謂結(jié)構(gòu)耐撞性，就是指結(jié)構(gòu)在發(fā)生碰撞或沖擊事件時，依靠結(jié)構(gòu)本身吸收或耗散大部分的碰撞能量來緩沖碰撞時的沖擊載荷從而達到保護乘員或承載物品目的的能力。結(jié)構(gòu)、乘員或承載物品在碰撞過程中受到的損害越小，就意味著其結(jié)構(gòu)