在这项工作中,从SACS中衍生出R-SACS,旨在提高机械性能和能量吸收能力。采用实验、理论和有限元法相结合的方法来探索准静态和动态压溃行为,以提高能量吸收能力。主要结论如下:
• 实验和数值模拟都表明,弧形设计可以增强R-SACS和SACS在准静态压缩下的应力,从而促进其EAC。特别是,R-SACS-3(铝合金)平台应力为2.09 MPa,比RES-3(1.52 MPa)高出51%。此外,R-SACS蜂窝结构的弧形设计有助于提高稳定性。
• 蜂窝结构的变形模式受到基本材料机械性能的显著影响。当使用工程塑料尼龙12作为基本材料时,整个结构同时变形。通过将具有更大弹性模量的铝合金作为基本材料,变形模式表现为明显的两步过程,这可以增强结构稳定性。
• 有限元分析表明,R-SACS蜂窝结构的弧形设计可以显著提高能量吸收能力。在低速加载条件下建立了两步变形模型,确定了平台应力的表达式。理论公式与FEM结果吻合良好,R-SACS-3的最大相对误差小于6%,证明了理论模型可以预测R-SACS的平台应力。同时,从变形模式和理论公式可以看出,R-SACS蜂窝的稳定性优于SACS,因为凹入弧容易变形以适应凹入角度。
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改变弧形设计会影响SACS在冲击载荷下的压碎性能。R-SACS的峰值应力始终低于SACS的峰值应力,最大差值为40.59 MPa,表明凹入弧设计可以更好地应对冲击载荷。
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这种创新的直弧耦合设计使结构具有更稳定的变形模式和优异的EAC。这要归功于其回形弧设计,不仅增加了由变形产生的塑性铰数量,而且还引导内向变形,从而增强了其抵御冲击载荷的缓冲能力。考虑到对基材机械性能的敏感性,采用多种基材提供了更广泛的实际应用前景。
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