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复杂截面多胞金属薄壁结构轴向压缩阻抗研究

批准号:
11372115
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
张雄
依托单位:
学科分类:
计算固体力学
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
胡莉莉、魏俊红、朱亚新、梁爽、周润、文柱柱

项目摘要

结项摘要

项目成果

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中文摘要
轻质多胞金属薄壁结构具有良好的力学和能量吸收性能,在工程结构安全防护领域具有广泛的应用前景。本项目针对复杂截面多胞金属薄壁结构的轴向压缩阻抗问题,以整体结构的基本构成元素- - 不同类型的基本单元为主要研究对象,采用理论分析、数值模拟、实验研究及优化设计相结合的研究方法,研究各类基本单元在发生各种可能的变形模式情况下的变形机理和能量吸收性能,分析主要结构参数对基本单元变形模式的影响,建立与变形模式相对应的理论分析模型并确定各类基本单元能量耗散的理论预测方法。项目预期将揭示轴压后屈曲变形条件下各类基本单元的内在塑性变形机理,建立复杂截面多胞金属薄壁结构轴向压缩性能的系统化分析方法,获得相关截面的最优化设计规律。项目的研究成果将为多胞金属薄壁结构的耐撞性设计提供理论依据,并为进一步提高其能量吸收效率提供新的方法和思路。
英文摘要
Lightweight multi-cell thin-walled metallic structures possess excellent mechanical and energy absorption properties and have extensive application prospects in the field of safety and protection of engineering structures. This project aims to solve the crushing resistance of multi-cell thin-walled metallic structures with complex cross sections under axial compression by dividing the whole structures into different types of basic elements and studying the crushing behavior of these basic elements. Theoretical analysis, numerical simulation, experimental investigation and structural optimization will be carried out to study the deformation mechanisms and energy absorption characteristics of basic elements developing various possible deformation modes. The influences of structural parameters on the deformation modes of basic elements will be investigated and theoretical models will be developed for corresponding deformation modes to predict the energy dissipation of the basic elements. The project is expected to disclose the intrinsic plastic deformation mechanisms of post-buckling behavior of various basic elements under axial compression, to establish the systematic analysis method to predict the compression property of multi-cell thin-walled metallic structures with complex cross sections, and to obtain the principles of optimal design of relevant structures. The research results of the project will not only sever as theoretical basis for the crashworthiness design of multi-cell thin-walled metallic structures, but also provide new approaches and ideas to further improve the energy absorption efficiency of the structures.
轻质多胞金属薄壁结构具有良好的力学和能量吸收性能,在工程结构安全防护领域具有广泛的应用前景。本项目针对复杂截面多胞金属薄壁结构的轴向压缩阻抗问题,以不同板厚基本单元、板壳组合基本单元和渐变厚度基本单元为主要研究对象,采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的研究方法,对这些单元在发生各种可能的变形模式情况下的变形机理和能量吸收性能进行了研究,分析了主要结构参数对单元变形模式和响应的影响,建立了与变形模式相对应的理论分析模型,并给出了相关单元或结构载荷响应的理论预测公式。基于代理优化方法,本项目对变厚度薄壁结构的轴压性能进行了的优化设计研究,探讨了最优厚度分布形式,并首次提出了具有多重梯度属性的薄壁吸能结构。考虑到变厚度薄壁结构和多胞薄壁结构在横向加载条件下同样具有优异的性能,项目在这方面进行了拓展研究,并首次给出了多胞薄壁结构在弯曲变形下载荷响应的理论预测方法。此外,考虑到传统多胞金属薄壁结构容易受到截面灵活性和制备成本方面的限制,项目还对两种易制备的薄壁结构形式:折叠薄壁结构和嵌入式多胞薄壁结构,在轴向与横向加载下的吸能特性进行了研究。本项目的研究成果为复杂截面多胞金属薄壁结构的耐撞性分析和设计提供了理论方法和依据,并为其进一步的广泛应用打下了坚实的理论基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Axial crushing of tapered circular tubes with graded thickness
分级厚度锥形圆管的轴向破碎
DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2014.11.022
发表时间: 2015-03
期刊: International Journal of Mechanical Sciences
影响因子: 7.3
作者: [Zhang Xiong, Zhang Hui, Wen Zhuzhu]
通讯作者: Wen Zhuzhu
DOI: 10.1016/j.tws.2016.06.017
发表时间: 2016-10
期刊: Thin-Walled Structures
影响因子: 6.4
作者: [Wang Zong, Li Zhenhuan, Zhang Xiong]
通讯作者: Zhang Xiong
Bending collapse of folded tubes
折叠管的弯曲塌陷
DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2016.07.016
发表时间: 2016
期刊: International Journal of Mechanical Sciences
影响因子: 7.3
作者: [Zhang Xiong, Zhang Hui, Ren Weijie]
通讯作者: Ren Weijie
The crush resistance of four-panel angle elements
四片角元件的抗压强度
DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2014.12.004
发表时间: 2015-04
期刊: International Journal of Impact Engineering
影响因子: 5.1
作者: [Zhang Xiong, Zhang Hui]
通讯作者: Zhang Hui
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    MOFs辅助生物质热解一步法绿色制备富氮分级孔碳机理研究
    • 批准号:
      --
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      58万元
    • 批准年份:
      2021
    • 负责人:
      张雄
    • 依托单位:
    轻质金属薄壁梁大变形弯曲力学行为与设计优化研究
    • 批准号:
      12072124
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      62.0万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      张雄
    • 依托单位:
    富氮金属有机骨架修饰生物炭捕集烟气中CO2协同SO2、NOx脱除机理研究
    • 批准号:
      51806077
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      25.0万元
    • 批准年份:
      2018
    • 负责人:
      张雄
    • 依托单位:
    易制备多胞金属薄壁结构吸能特性研究
    • 批准号:
      11672117
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      60.0万元
    • 批准年份:
      2016
    • 负责人:
      张雄
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金