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一类基于表面纳米化技术的新型填充式薄壁吸能结构设计

         
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基于局部表面纳米化技术,本文提出一种适用于重型装备空投的新型缓冲吸能结构设计。与传统吸能结构设计方式不同,本文利用纳米化技术对金属薄壁结构进行局部改性,从而诱导其产生吸能效果最佳的变形模式,该设计方法具有无须改变结构形状、无附加质量等显著优点。首先,介绍了泡沫铝填充式薄壁金属方管的设计流程,并制作了相关试件。其次,基于有限元仿真和试验测试对局部表面纳米化布局进行了优化设计。研究发现,在结构几何尺寸一定的情况下,环向反对称布局方案为最佳设计,此时吸能结构呈现出稳定的渐进层叠的变形模式,形成的褶皱较其他方案更多。最后,进一步研究了表面纳米化对提升该类吸能结构吸能性能的作用机理,并分析了所设计的缓冲平台的吸能效果。结果表明,局部表面纳米化布局不仅提高了薄壁结构自身的吸能性能,同时增强了薄壁结构与泡沫铝之间的相互作用,从而大幅提高整体结构的吸能性能,并且该设计在多柱排列使用时,吸能效果得到进一步加强。

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