学术前沿 | 一种具有增强能量吸收功能的新型风车形拉胀结构

本文提出了一种新型的风车形状的辅助结构。通过实验和有限元模拟，我们深入研究了该设计在准静态压缩条件下的变形机理。在此基础上，通过理论推导得到了该结构在准静态压缩条件下的平台应力表达式。此外，我们还研究了三个主要几何参数对能量吸收指标的影响，并验证了平台应力表达式的准确性。本研究的主要发现可以总结如下：

在准静态压缩作用下，外韧带开始弯曲和变形，随后随着张力的增加，加强韧带的支撑作用增加。这种强化韧带有效地解决了在传统的抗四节缺失的肋骨结构中观察到的几个缺点。几何参数研究表明，外韧带的长度增大，结构的平台应力减小，能量吸收减小，比能量吸收减小。同样，内韧带的长度增加，结构的平台应力减小，能量吸收减小，比能量吸收减小韧带厚度的增加会导致结构的平台应力显著增加，能量吸收增加，比能吸收增加。综上所述，该设计具有更好的能量吸收特性。本研究结果提供了有价值的设计见解，并为在工程场景中实际实施风车形状的辅助结构提供了基础研究基础。