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弧边负泊松比结构试验与应用研究

刘宇 郝琪 田钰楠 崔宏伟

刘宇, 郝琪, 田钰楠, 崔宏伟. 弧边负泊松比结构试验与应用研究[J]. 机械科学与技术, 2023, 42(1): 159-164. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200610
引用本文: 刘宇, 郝琪, 田钰楠, 崔宏伟. 弧边负泊松比结构试验与应用研究[J]. 机械科学与技术, 2023, 42(1): 159-164. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200610
LIU Yu, HAO Qi, TIAN Yu'nan, CUI Hongwei. Experiment and Application Research of Arc Side Structure with Negative Poisson's Ratio[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(1): 159-164. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200610
Citation: LIU Yu, HAO Qi, TIAN Yu'nan, CUI Hongwei. Experiment and Application Research of Arc Side Structure with Negative Poisson's Ratio[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(1): 159-164. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200610

弧边负泊松比结构试验与应用研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200610
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11502075

湖北省重点实验室创新基金项目 2015XTZX0418

湖北汽车工业学院优秀硕士学位论文培育项目 Y201915

详细信息
    作者简介:

    刘宇(1996-), 硕士研究生, 研究方向为汽车被动安全及结构优化, 1440627816@qq.com

    通讯作者:

    郝琪, 教授, 硕士生导师, 1293169789@qq.com

  • 中图分类号: U465

Experiment and Application Research of Arc Side Structure with Negative Poisson's Ratio

  • 摘要: 以某弧边负泊松比结构为研究对象, 进行静态压缩试验, 对比分析试验与仿真的变形及载荷数据, 试验与仿真承载力峰值误差小, 整体变形形式一致, 模型可靠。基于该结构建立填充芯, 填充于某小型电动汽车前端结构, 进行正面碰撞应用研究。通过B柱加速度、吸能量、前端压溃量、驾驶室侵入量等参数对比分析该负泊松比结构在纵梁前端、后端两种填充方式的差异; 比较其与传统结构在后填充方式下耐碰撞效果的优劣。结果表明, 纵梁后填充方式较前填充方式具有更加优越的耐撞应用效果, 弧边负泊松比结构后端填充后, 较传统结构可以在得到较低的加速度峰值的同时具有更少的驾驶室侵入量。
  • 图  1  传统凹角六边形结构

    图  2  设计区域有限元模型

    图  3  仿真模型

    图  4  试验与仿真变形图

    图  5  位移-力曲线

    图  6  车辆有限元模型

    图  7  整车碰撞能量图

    图  8  原结构碰撞前端变形图

    图  9  填充结构示意图

    图  10  两种填充方式

    图  11  不同填充方式加速度对比图

    图  12  不同填充芯后填充时B柱加速度

    表  1  填充芯数据

    填充芯方式 长/mm 宽/mm 高/mm
    弧边填充芯 282.09 55.636 55.636
    传统结构填充芯 277.20 54.043 54.043
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    表  2  吸能数据

    能量 前填充 后填充 传统结构
    填充芯吸能量/kJ 0.468 1.325 0.463
    填充芯比吸能/(kJ·kg-1) 0.633 1.793 0.768
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    表  3  前端碰撞数据

    名称 未填充 前填充 后填充 传统结构
    前端压溃量/mm 301.317 309.154 310.626 309.617
    驾驶室侵入量/mm 25.594 21.271 20.071 22.736
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  • 收稿日期:  2021-04-19
  • 刊出日期:  2023-01-25

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