基于虾螯结构的仿生夹层板设计及数值模拟

杨欣, 王阳, 宋家锋, 朱勇, 黄彬兵, 许述财

吉林大学学报(工学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (03) : 842-851. DOI: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220605

基于虾螯结构的仿生夹层板设计及数值模拟

  • 杨欣, 王阳, 宋家锋, 朱勇, 黄彬兵, 许述财
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摘要

探索了基于虾螯轮廓外形设计的仿生夹层板(BSP)的耐撞性。按照拉伸试验获得的材料本构参数设置了Hyperworks有限元模型,制造了BSP样件,并试验验证了有限元模型有效性。比较了BSP-L0、BSP-L180、BSP-T0、BSP-T180四种配置方案的耐撞性指标,选择BSP-T0方案进一步研究。分析了圆弧高度比γ和梯形晶元窄底宽度B对BSP-T0耐撞性的影响规律,得到γ比B对BSP-T0耐撞性的影响更大。利用遗传学算法进行参数优化,Pareto前沿的一个最优解为比吸能SEA=3.080 kJ/kg、峰值载荷PF=30.700 kN、平均压溃效率CFE=86.884%,相应参数γ=0.355,B=4.23 mm,预测与仿真结果误差均在2%以内,预测效果理想,本文研究成果可为夹层结构设计提供新思路。

关键词

工程仿生学 / 夹层结构 / 耐撞性 / 多目标优化 / 遗传学算法

中图分类号

TB21

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杨欣, 王阳, 宋家锋, 朱勇, 黄彬兵, 许述财. 基于虾螯结构的仿生夹层板设计及数值模拟. 吉林大学学报(工学版). 2024, 54(03): 842-851 https://doi.org/10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20220605

基金

国家重点研发计划项目(2018YFE0204302); 国家自然科学基金项目(51305223); 国家现代农业产业技术体系建设专项项目(CARS-27); 运输车辆检测、诊断与维修技术交通行业重点实验室开放课题项目(JTZL2102)

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