一種具有自調(diào)節(jié)能力的組合式?jīng)_擊吸能裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有自調(diào)節(jié)能力的組合式吸能裝置，所示裝置包括上下兩個墊板與中間的多個單元吸能筒，其具有4個同樣的單元吸能結(jié)構(gòu)，所述單元吸能結(jié)構(gòu)在沿著薄壁圓筒長度L方向，布置不同深度h0到h0-nt的環(huán)形凹槽，凹槽的間距為W，其中，凹槽處壁厚較薄，沿圓筒長度L方向凹槽的深度不同。本發(fā)明公開的吸能裝置不但能夠?qū)崿F(xiàn)非對稱碰撞下進(jìn)行碰撞角度回調(diào)，而且能夠有效保證吸能機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，控制非對稱變形引起的吸能能力降低幅度，從而可以在正碰撞與斜碰撞情況下，均能起到良好的吸能效果。
【專利說明】—種具有自調(diào)節(jié)能力的組合式?jīng)_擊吸能裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碰撞吸能安全防護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有自調(diào)節(jié)能力的組合式?jīng)_擊吸能裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]對于汽車、高速列車等交通工具來說，撞擊現(xiàn)象一直是一個極其重要和不可回避的問題。近年來，隨著汽車與高速列車數(shù)量迅速增加和行駛速度的不斷提高，使得碰撞問題越來越突出，迅速增加的碰撞事故會造成重大人身傷亡和財產(chǎn)損失,耐撞性能已成為汽車、高速列車等結(jié)構(gòu)設(shè)計時首要考慮的問題。
[0003]薄壁圓筒是傳統(tǒng)的緩沖吸能結(jié)構(gòu)，也是應(yīng)用最廣泛的緩沖吸能結(jié)構(gòu)之一，對于薄壁圓筒軸壓屈曲吸能人們做了大量的研究，薄壁圓筒在吸能體系中得到廣泛應(yīng)用，一方面是因?yàn)樽冃文Ｊ椒€(wěn)定從而可控地吸收能量，另一方面是因?yàn)榻煌üぞ咧泻写罅康谋”趫A筒結(jié)構(gòu)，從而保證在耐撞性設(shè)計中不增加額外的重量。薄壁結(jié)構(gòu)受軸向沖擊載荷的動態(tài)彈塑性屈曲是一個很復(fù)雜的現(xiàn)象，根據(jù)殼體的幾何參數(shù)、載荷情況和材料性質(zhì)的共同影響，有三種類型的失穩(wěn)模式，即動態(tài)塑性屈曲(在出現(xiàn)大的徑向位移之前，圓筒沿整個長度方向產(chǎn)生皺折)，動態(tài)漸進(jìn)屈曲(在低速沖擊的情況下，其變形過程類似于靜力情形，皺折是從一端開始形成并逐漸向另一端發(fā)展，此種模式為理想的吸能模式)和歐拉彎曲。
[0004]在目前的研究與評估標(biāo)準(zhǔn)中，車身上搭載的吸能裝置一般是針對軸向沖擊(即正碰撞)去評估的，設(shè)計的吸能裝置可以滿足在一定的碰撞質(zhì)量、碰撞速度范圍內(nèi)，進(jìn)行穩(wěn)定的漸進(jìn)屈曲，吸收一定的碰撞動能。而在實(shí)際工況中，碰撞往往都是存在一定角度的，在這種情況下，吸能結(jié)構(gòu)往往出現(xiàn)非對稱的變形，碰撞的角度會隨著吸能結(jié)構(gòu)的非對稱變形而進(jìn)一步發(fā)展，隨著碰撞角度的增大，屈曲模式甚至?xí)蓾u進(jìn)屈曲轉(zhuǎn)換到歐拉屈曲。在這種情況下，結(jié)構(gòu)件的吸能能力也會大幅下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種具有自調(diào)節(jié)能力的組合式?jīng)_擊吸能裝置，用以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。
[0006]本發(fā)明提供了一種具有自調(diào)節(jié)能力的組合式吸能裝置，所示裝置包括上下兩個墊板與中間的多個單元吸能筒，其具有4個同樣的單元吸能結(jié)構(gòu)，所述單元吸能結(jié)構(gòu)在沿著薄壁圓筒長度L方向，布置不同深度％到h-nt的環(huán)形凹槽，凹槽的間距為W，其中，凹槽處壁厚較薄，沿圓筒長度L方向凹槽的深度不同。
[0007]進(jìn)一步地，根據(jù)需要，可以增加或減少所述單元吸能結(jié)構(gòu)的數(shù)量。
[0008]進(jìn)一步地，對于單元吸能結(jié)構(gòu)的上端設(shè)置深度較深的凹槽，沿著長度方向凹槽深度逐步遞減時,單元吸能結(jié)構(gòu)的屈曲壓潰力隨著壓潰位移逐步升高。
[0009]進(jìn)一步地，通過設(shè)置不同的凹槽深度Iitl和凹槽間距W，控制屈曲初始壓潰力的幅值和脈寬。
[0010]進(jìn)一步地，通過設(shè)置不同的凹槽深度變化t，以精確調(diào)節(jié)屈曲壓潰力的變化。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。具體而言，本發(fā)明針對列車上經(jīng)常使用的并聯(lián)式吸能結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，對單元吸能件采用帶有缺陷的壓潰力歷程主動控制元件，單元吸能件可以按合理的缺陷布置，進(jìn)行壓潰歷程的合理控制。而在合適的單元件的壓潰歷程(如壓潰力隨壓潰位移逐步升高)基礎(chǔ)上，進(jìn)行單元吸能件的組合獲得的吸能裝置不但能夠?qū)崿F(xiàn)非對稱碰撞下進(jìn)行碰撞角度回調(diào)，而且能夠有效保證吸能機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性，控制非對稱變形引起的吸能能力降低幅度，從而可以在正碰撞與斜碰撞情況下，均能起到良好的吸能效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為單元吸能件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為典型單元吸能件的壓潰力位移曲線。
[0014]圖3為組合吸能件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為5度斜碰撞下傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)與新型結(jié)構(gòu)的角度回調(diào)能力曲線。
[0016]其中:D:圓筒直徑，L:圓筒長度，h:圓筒壁厚，hQ:第一個凹槽的深度，t:凹槽深度變化，H:凹槽間距，W:凹槽寬度。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的具有自調(diào)節(jié)能力的組合式?jīng)_擊吸能裝置的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說明。
[0018]如圖1所示，沿著薄壁圓筒長度L方向，布置不同深度Iitl到h-nt的環(huán)形凹槽，凹槽的間距為W。由于凹槽處壁厚較薄，則相比完整筒來說，凹槽處更容易發(fā)生屈曲。由于沿圓筒長度方向凹槽的深度不同，則可以精確控制屈曲起始點(diǎn)在上端最深的凹槽處，并逐步向下方凹槽深度小的地方發(fā)展。
[0019]通過設(shè)置不同的凹槽深度Iitl和凹槽間距W，可以控制屈曲初始壓潰力的幅值和脈寬。通過設(shè)置不同的凹槽深度變化t，可以精確調(diào)節(jié)屈曲壓潰力的變化。
[0020]圖2為典型單元吸能件的壓潰力位移曲線，可以看到隨著屈曲的進(jìn)行，壓潰力是隨著壓潰位移逐步上升的，這與不同深度凹槽布置方案的預(yù)想結(jié)果是一致的。
[0021]如圖3所示，組合式吸能結(jié)構(gòu)包括上下兩個墊板與中間的多個單元吸能筒，其具有4個同樣的單元吸能結(jié)構(gòu)，實(shí)際操作中，根據(jù)空間要求和吸能指標(biāo)等可以增加或減少單元吸能結(jié)構(gòu)的數(shù)量。對于每個單元吸能結(jié)構(gòu)，壓潰力歷程都是可以主動控制的。而當(dāng)對于單元吸能結(jié)構(gòu)的上端設(shè)置深度較深的凹槽，沿著長度方向凹槽深度逐步遞減時，單元吸能結(jié)構(gòu)的屈曲壓潰力是隨著壓潰位移逐步升高的。壓潰力隨壓潰位移逐步升高這一性質(zhì)就導(dǎo)致著組合吸能件受斜碰撞時，首先受撞擊的一端的壓潰力較后來受撞擊端的壓潰力大，這種力的大小不一致會在組合式吸能件的墊板處形成一個明顯的彎矩，此彎矩即可進(jìn)行斜撞擊角度的調(diào)節(jié)。
[0022]如圖4所示，本發(fā)明所公開的結(jié)構(gòu)的角度調(diào)節(jié)能力很好，將5度的初始撞擊角度調(diào)節(jié)為了 2度，而完整筒組成的吸能結(jié)構(gòu)并不能達(dá)到角度調(diào)節(jié)的效果。由此，本發(fā)明所公開的結(jié)構(gòu)可弱化斜碰撞造成的不利影響，盡量避免結(jié)構(gòu)吸能能力損失，從而在正碰撞和斜碰撞的條件下均能起到良好的吸能效果。
[0023]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有自調(diào)節(jié)能力的組合式吸能裝置，所示裝置包括上下兩個墊板與中間的多個單元吸能筒，其具有4個同樣的單元吸能結(jié)構(gòu)，所述單元吸能結(jié)構(gòu)在沿著薄壁圓筒長度L方向，布置不同深度Iitl到^-社的環(huán)形凹槽，凹槽的間距為W，其中，凹槽處壁厚較薄，沿圓筒長度L方向凹槽的深度不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，根據(jù)需要，可以增加或減少所述單元吸能結(jié)構(gòu)的數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，對于單元吸能結(jié)構(gòu)的上端設(shè)置深度較深的凹槽，沿著長度方向凹槽深度逐步遞減時，單元吸能結(jié)構(gòu)的屈曲壓潰力隨著壓潰位移逐步升高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，通過設(shè)置不同的凹槽深度W和凹槽間距W，控制屈曲初始壓潰力的幅值和脈寬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，通過設(shè)置不同的凹槽深度變化t，以精確調(diào)節(jié)屈曲壓潰力的變化。
【文檔編號】B60R19/18GK104149723SQ201410344843
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】魏延鵬, 楊喆, 黃晨光, 吳先前 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所