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仿枪虾虾螯纵向混合负泊松比结构设计与耐撞性研究

杨欣 王瑞祥 许述财 秦豪毅 宋家锋

重庆理工大学学报2024,Vol.38Issue(1):77-86,10.
重庆理工大学学报2024,Vol.38Issue(1):77-86,10.DOI:10.3969/j.issn.1674-8425(z).2024.01.009

仿枪虾虾螯纵向混合负泊松比结构设计与耐撞性研究

Design and crashworthiness of bionic longitudinal mixed negative Poisson's ratio structure

杨欣 1王瑞祥 2许述财 3秦豪毅 2宋家锋4

作者信息

  • 1. 河北农业大学机电工程学院和长城汽车学院,河北保定 071001
  • 2. 河北农业大学机电工程学院和长城汽车学院,河北保定 071001||清华大学苏州汽车研究院(相城),江苏苏州 215134
  • 3. 清华大学苏州汽车研究院(相城),江苏苏州 215134||清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084
  • 4. 清华大学苏州汽车研究院(相城),江苏苏州 215134||清华大学汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084||吉林大学工程仿生教育部重点实验室,长春 130022||运输车辆检测、诊断与维修技术交通行业重点实验室,济南 250357
  • 折叠

摘要

Abstract

To improve the crash-resistance of the protective structure in the automobile structures,24 energy absorption structures with bionic mixed negative Poisson's ratio are designed by extracting the microstructure of the crayfish claw through biological experiments.Mass specific energy absorption(SEA),structural average crushing efficiency(CFE),and initial peak load(IPF)are taken as the main indexes to evaluate the crashworthiness of the structure.The validated finite element model is employed to simulate the design structure,and the key parameter a(depth of intracavity)affecting the crashworthiness of the structure is determined through the analysis of the final data.The optimal crashworthiness structure is selected by weighted combination comprehensive evaluation method according to actual working conditions.The results show when a=6.80 mm,the BCD A hybrid structure achieves the best crashworthiness,SEA=3.21 kJ/kg,IPF=8.58 kN,CFE=31.29%after optimization.Compared with the single cell structure,the optimized hybrid model decreases the IPF by 35.24%at most,increases the SEA by 35.72%,and decreases CFE by 47.20%at most.Our study may point a new direction for the design of energy absorption structures with negative Poisson's ratio.

关键词

工程仿生学/纵向混合/负泊松比结构/耐撞性

Key words

engineering bionics/longitudinal phase mixing/structures with negative Poisson's ratio/crashworthiness

分类

通用工业技术

引用本文复制引用

杨欣,王瑞祥,许述财,秦豪毅,宋家锋..仿枪虾虾螯纵向混合负泊松比结构设计与耐撞性研究[J].重庆理工大学学报,2024,38(1):77-86,10.

基金项目

国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-27) (CARS-27)

中国博士后科学基金项目(2022M721901) (2022M721901)

工程仿生教育部重点实验室开放基金项目(K202208) (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) (JTZL2102)

重庆理工大学学报

OA北大核心

1674-8425

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