仿竹结构耐撞薄壁管及其能量吸收机制研究结题摘要

薄壁管不仅是车辆、航天器、武器和飞机等的主要结构，也是重要的能量吸收元件，随着轻量化设计的增多和安全性能要求的提高，在保障薄壁管强度和刚度的条件下，提高其能量吸收性能面临着理论、方法和技术上的挑战。本研究通过结构仿生原理将竹结构应用到薄壁管的设计中，进而提高了其能量吸收特性，主要内容和重要结果如下：本研究以毛竹(Phyllostachy pubescens)为研究对象，通过动态拉伸试验和落锤冲击试验，得到1年生竹材的抗拉强度是251MPa，比强度是2A12铝合金的1.85倍；在落锤冲击试验中，带节试样与节间试样总吸能分别为568.47J和409.3J，比吸能分别为9.96J/g和5.21J/g，分别与钢管和铜管的比吸能接近。通过微观形貌分析得出维管束从竹青到竹黄的梯度分布密度为18:9:4；通过宏观形貌分析得出，节间距沿着生长方向的变化规律为正态分布，而直径自下而上（沿着生长方向）呈线性减小。根据竹子的结构和力学特征，设计了仿竹吸能结构。根据竹材梅花状维管束的形貌，沿径向设计了仿生截面单元，并根据维管束从竹青到竹黄的梯度分布规律，设计了仿生单元的分布模式。为了提高薄壁管的径向承载能力，根据竹子的宏观特征，沿轴向设计了仿竹节结构和变直径特征。项目共设计仿生吸能结构3类：无节仿生管、带节仿生管和变直径仿生管。通过有限元仿真分析了仿生吸能结构的能量吸收特性，得到：轴向冲击时，1号仿生管的比吸能最大，为36.7 kJ/kg，比普通圆管提高了4.3倍；径向冲击时，普通圆管的平均载荷为11 kN，1号仿生管平均载荷为25.9 kN；1号仿生管的抗弯强度为22.5MPa，比四晶胞管的抗弯强度提高了1.5倍。通过响应面法对仿生结构进行了优化，得出最优尺寸为：仿生单元厚度为1 mm，仿生内管的厚度为0.628 mm。优化后仿生管的始峰值载荷和比吸能分别为157.57 kN和34.33 kJ/kg。最后，通过机械加工和3D打印制备了3类11个仿生吸能管结构，通过落锤试验测试了其轴向能量吸收，试验与仿真结果趋势一致。仿真和试验结果表明，项目提出的仿竹吸能结构设计方法可行，可为吸能结构设计提供理论和技术依据。

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仿竹结构耐撞薄壁管及其能量吸收机制研究造价信息

市场价
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薄壁不锈钢管

规格型号：
DN25 28×1.2
价格行情：
材料单位：
m
材料品牌：
银羊
材料税率：
13%
供应商：
江苏银羊不锈钢管业有限公司
报价时间：
2022-12-08

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薄壁不锈钢管

规格型号：
DN200 219×3
价格行情：
材料单位：
m
材料品牌：
银羊
材料税率：
13%
供应商：
江苏银羊不锈钢管业有限公司
报价时间：
2022-12-08

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薄壁不锈钢管

规格型号：
DN20 22×1.2
价格行情：
材料单位：
m
材料品牌：
银羊
材料税率：
13%
供应商：
江苏银羊不锈钢管业有限公司
报价时间：
2022-12-08

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薄壁不锈钢管

规格型号：
DN50(54×1.5)
价格行情：
材料单位：
m
材料品牌：
银羊
材料税率：
13%
供应商：
江苏银羊不锈钢管业有限公司
报价时间：
2022-12-08

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薄壁不锈钢管

规格型号：
DN80 88.9×2
价格行情：
材料单位：
m
材料品牌：
银羊
材料税率：
13%
供应商：
江苏银羊不锈钢管业有限公司
报价时间：
2022-12-08

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切管机

规格型号：
9A151
价格行情：
材料单位：
台班
材料税率：
地区时间：
汕头市2012年4季度信息价
所属行业：
建筑工程
备注说明：

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抓管机

规格型号：
功率120kW
价格行情：
材料单位：
台班
材料税率：
地区时间：
汕头市2012年4季度信息价
所属行业：
建筑工程
备注说明：

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抓管机

规格型号：
功率160kW
价格行情：
材料单位：
台班
材料税率：
地区时间：
汕头市2012年4季度信息价
所属行业：
建筑工程
备注说明：

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切管机

规格型号：
9A151
价格行情：
材料单位：
台班
材料税率：
地区时间：
汕头市2012年3季度信息价
所属行业：
建筑工程
备注说明：

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吊管机

规格型号：
功率240kW
价格行情：
材料单位：
台班
材料税率：
地区时间：
汕头市2012年3季度信息价
所属行业：
建筑工程
备注说明：

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高耐竹

规格型号：
高耐竹
需求量：
100m²
报价数：
3
材料品牌：
材料档次：
中档
费用说明：
含税费 | 含运费
询价时间：
2021-01-28

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BDF薄壁管

规格型号：
规格P(L×D)P1000×200 长度L(mm)1000 直径D(mm)200 最小适合板厚h(mm)300
需求量：
6137m
报价数：
1
材料品牌：
鼎基
材料档次：
中档
费用说明：
含税费 | 含运费
询价时间：
2015-11-26

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BDF薄壁管

规格型号：
规格P(L×D)P1000×400 长度L(mm)1000 直径D(mm)400 最小适合板厚h(mm)500
需求量：
5079m
报价数：
1
材料品牌：
鼎基
材料档次：
中档
费用说明：
含税费 | 含运费
询价时间：
2015-11-09

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BDF薄壁管

规格型号：
规格P(L×D)P1000×150 长度L(mm)1000 直径D(mm)150 最小适合板厚h(mm)250
需求量：
5449m
报价数：
1
材料品牌：
鼎基
材料档次：
中档
费用说明：
不含税费 | 不含运费
询价时间：
2015-06-16

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高强薄壁管

规格型号：
直径300
需求量：
3000块
报价数：
1
材料品牌：
材料档次：
中档
费用说明：
含税费 | 含运费
询价时间：
2013-05-13

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仿竹结构耐撞薄壁管及其能量吸收机制研究项目摘要

薄壁管不仅是车辆、航天器和武器等的主要结构，也是重要的能量吸收元件，随着轻量化设计的增多和安全性要求的提高，优化其能量吸收性能面临着理论、方法和技术上的挑战。自然界中，为承受自身的质量及生长环境的载荷，许多生物采用了轻质的管状结构，并体现出优良的力学性能，这为薄壁管优化提供了参考。本项目选取竹子为仿生对象，在保障薄壁管径向强度和刚度的条件下，以提高其能量吸收为研究目标。试验研究竹子的动态力学性能、能量吸收特性和宏微观结构，分析竹子在冲击过程中多尺度的变形、剥离和断裂，构建竹结构与耐撞性之间的物理模型。运用仿生学方法将竹子的耐撞性结构应用到薄壁管的设计中，并研究其制备方法和工艺。通过落锤试验、有限元仿真和冲击动力学理论，探讨仿生耐撞薄壁管的变形模式及控制方法，分析仿生因素对能量吸收的影响规律，揭示能量吸收机制。研究成果可为结构耐撞性设计提供新思路，具有重要的科学意义和工程应用前景。

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仿竹结构耐撞薄壁管及其能量吸收机制研究常见问题

薄壁管的薄壁管详细介绍

据不完全统计，我国现有无缝管生产企业约240多家，无缝钢管机组约250多套，年产能力约450多万吨。从口径看，<φ76的，占35%，<φ159-650的，占25%。从品种看，一般用途管19...
钛合金薄壁管规格有哪些

25*25 25*50 50*50 50*75 45*75 75*75等，钛合金薄壁管是一种空心方形的截面轻型薄壁钢管，也称为钢制冷弯型材。它是以Q235热轧或冷轧带钢或...
焊接薄壁管规格有多大？

采用单面焊双面成形，筒体开坡口，坡口角度45-50度，由于压力比较大，最好用氩弧焊。压力43MPa,属于高压容器，你可查一下标准GB150，也可到当地特种设备检验机构问一下。

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仿竹结构耐撞薄壁管及其能量吸收机制研究文献

薄壁管及其泡沫金属填充结构耐撞性的实验研究

格式：pdf

大小：1.0MB

页数： 10页

对两种AA 6063T6铝合金薄壁空管(方/圆管)结构以及填充泡沫铝的5种不同几何截面的薄壁夹芯管(单方/圆管填充,双方/圆管填充,双方管四角填充结构)分别进行了准静态轴向压缩实验,研究了各种薄壁结构的变形模式和吸能性能,比较了反映不同结构耐撞性的各种参数,如比能量吸收和能量吸收效率因子等。同时,研究了各种填充结构的几何参数对结构耐撞性能的影响,发现填充结构内管的尺寸对结构的耐撞性影响显著。研究结果显示,圆管类型的结构平均压垮载荷、比质量能量吸收、单位行程能量吸收以及能量吸收效率因子都较方管类型结构高。泡沫填充单/双圆管结构由于其较高的压垮力效率和能量吸收效率,能够较平稳高效地吸能,作为耐撞性结构元件具有很大的优势。

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金字塔型波纹薄壁管抗撞性分析和优化

格式：pdf

大小：1.0MB

页数： 7页

为提高薄壁结构吸能元件的抗撞性能,在传统的光滑圆柱壳表面添加金字塔型波纹。基于显式有限元技术,应用LS-DYNA软件对这种新型的金字塔型波纹薄壁管进行抗撞性分析。采用Fibonacci搜索方法搜索该波纹管的正多边形截面的最佳边数,以波纹的高度和倾角为设计变量,以结构的吸能为优化目标建立优化模型。采用响应面法拟合目标函数,进行优化设计。半径为40mm的波纹管算例的优化结果表明,金字塔型波纹管在截面为正十一边形、波纹高度为80mm、金字塔形波纹的顶点到中心轴的距离为38.92mm时吸能最大,吸能能力比光滑表面的圆截面结构提高31.88%。新提出的波纹结构可用于实际吸能元件的设计,并为进一步研究奠定基础。

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材料与结构的能量吸收耐撞性·包装·安全防护内容简介

本书阐述结构和材料在静载荷和冲击载荷作用下的能量吸收，是世界上该领域的第一部系统专著。本书着重于对基本概念、简单结构元件和常用工程材料的论述，同时结合了能量吸收装置的设计、车辆耐撞性的评估以及减轻冲击损坏的包装设计等当今社会和工程界关注的热点问题。 全书共12章，第1章介绍工程背景和碰撞能量吸收装置的设计原则；第2章、第3章分别介绍理论和实验研究的基本原理和方法；第4章～第9章考察了常见简单构件在不同加载条件下的能量吸收；第10章研究了具有优良能量吸收特性的多胞材料；第11章对复合材料及其结构的研究做了概括；第12章包含了四个工程实例研究。 本书可供机械和结构工程师，对结构和材料防撞设计和能量吸收评估有兴趣的研究工作者阅读、参考，也可用做力学、机械、航空航天和材料科学等专业师生的教学参考书。

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材料与结构的能量吸收耐撞性·包装·安全防护图书目录

1 绪论 1.1 车辆事故及其后果 1.2 能量吸收结构/材料的应用 1.3 设计能量吸收结构和选择能量吸收材料 2 能量吸收能力的分析方法 2.1 材料行为的理想化 2.2 极限分析和界限定理 2.3 大变形效应 2.4 动载荷效应 2.5 能量法 3 量纲分析和实验技术 3.1 量纲分析 3.2 小尺度结构模型 3.3 实验技术 4 圆环和圆环系统 4.1 一对集中力作用下的受压圆环 4.2 一对集中力作用下的受拉圆环 4.3 集中力作用下的固支半圆拱 4.4 两平板对压下的圆环 4.5 横向受约束的圆管 4.6 端部受撞击的一维圆环系统 4.7 圆管阵列的横向压溃 4.8 其他圆环/圆管系统 4.9 小结 5 横向载荷作用下的薄壁构件 5.1 集中力作用下的圆管 5.2 钝楔对圆管的压入 5.3 薄壁构件的弯曲破坏 5.4 其他加载系统与评论 6 轴向压溃的薄壁构件 6.1 圆管 6.2 方管 6.3 帽形和双帽形截面 6.4 泡沫充填效应 6.5 进一步评论 7 结构碰撞与惯性敏感性 7.1 碰撞引起的结构局部变形 7.2 惯性敏感能量吸收结构 8 伴随有韧性撕裂的塑性变形 8.1 撕裂能量的测量 8.2 金属圆管的轴向劈裂 8.3 正方形金属管的轴向劈裂 8.4 金属管的刺穿 8.5 尖楔切割金属板 8.6 小结 9 圆柱壳和球壳 9.1 管子翻转 9.2 管件向内的鼻状成型 9.3 球壳的翻转 9.4 海底管道塌陷的传播 9.5 小结 10 多胞材料 10.1 蜂窝材料 10.2 泡沫材料 10.3 木材 10.4 多胞材料对碰撞的响应 10.5 多胞纺织复合材料 11 复合材料和复合材料结构 11.1 影响能量吸收特性的因素 11.2 圆管的轴向压溃 11.3 其他几何形状管件的轴向压溃 11.4 管件弯曲 11.5 关于复合材料管件压溃的评论 11.6 复合材料包裹的金属管件的轴向压溃 11.7 复合材料夹层板 12 工程实例研究 12.1 岩石滚落防护网 12.2 利用塑料泡沫材料进行包装 12.3 车辆内部装修的设计 12.4 波纹梁护栏系统 参考文献 名词术语 2100433B

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