• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2017, Vol. 53 ›› Issue (23): 147-156.doi: 10.3901/JME.2017.23.147

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正则多面体体胞结构创新设计与碰撞吸能特性分析

刘加添1,2, 冯毅雄1,2, 郑浩1,2, 谭建荣1,2   

  1. 1. 浙江大学机械工程学院 杭州 310027;
    2. 浙江大学浙江省先进制造技术重点研究实验室 杭州 310027
  • 收稿日期:2017-01-21 修回日期:2017-10-08 发布日期:2017-12-05
  • 通讯作者: 冯毅雄(通信作者),男,1975年出生,博士,教授。主要研究方向为产品优化设计,数字化设计制造。E-mail:fyxtv@zju.edu.cn
  • 作者简介:刘加添,男,1992年出生。主要研究方向为夹芯结构设计,产品优化设计。E-mail:poxiaohai329@163.com;郑浩,男,1988年出生,博士。主要研究方向为产品设计方法学、先进制造技术、CIMS;谭建荣,男,1954年出生,博士,教授,博士研究生导师,中国工程院院士。主要研究方向为CAX方法学、工程图学、企业信息化。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51322506,51521064)、浙江省自然科学基金(LR14E050003)和国家高技术研究发展计划(863计划,2013AA041303)资助项目。

Innovative Design of Regular Unit-cell and Energy-absorbing Features under Impact of Polyhedron Sandwich Structure

LIU Jiatian1,2, FENG Yixiong1,2, ZHENG Hao1,2, TAN Jianrong1,2   

  1. 1. College of Mechanical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027;
    2. Key Laboratory of Advanced Manufacturing Technology of Zhejiang Province, Zhejiang University, Hangzhou 310027
  • Received:2017-01-21 Revised:2017-10-08 Published:2017-12-05

摘要: 在多面体夹芯结构设计过程中,现有的研究中较少考虑体胞的形状和尺寸的演变过程,从而忽略了体胞的形状、尺寸参数的变化对结构碰撞吸能特性影响趋势的分析。基于折纸几何学的思想,提出一种能够变换出正棱锥和正棱台体胞结构的正则多面体体胞演变机理。引入相似比和裁剪比对体胞的形状和尺寸分开或同时讨论,得到能适应不同场合的体胞结构。定义体胞的阵列排布方式,得到上下嵌套的正则多面体夹芯结构。建立正则多面体夹芯结构碰撞模型,用有限元仿真分析冲击角度和形状、尺寸的变换参数对正则多面体夹芯结构碰撞吸能特性的影响,得到不同参数下,正则多面体夹芯结构的吸能特性的影响曲线图,为设计正则多面体夹芯结构提供参考。

关键词: 多面体夹芯结构, 吸能特性, 演变机理, 正则多面体体胞

Abstract: In the process of designing polyhedron sandwich structure, the existing studies seldomly consider the evolvement of unit-cell of shape and size, thus neglecting the influence of the shape and size parameters of the unit-cell on the impact of t energy-absorbing features of the structure. Based on the thought of origami geometry, an evolutive mechanism is proposed to transform the structure of orthopyramid and regular prismoid unit-cell, and separation parameter and truncation parameter are introduced to discuss the unit-cell of shape and size separately or simultaneously, consequently gaining the unit-cell which can adapt to different circumstances. The definition unit-cell in array results in the upper and lower nested regular polyhedron sandwich structure. Establishing the impulsive model of regular polyhedron sandwich structure, using finite element simulation analysing the influences of transform parameters both in impulsive angle and structural dimensions to regular polyhedron sandwich structure of energy-absorbing features, the influence graph of energy-absorbing features of regular polyhedral sandwich structure in different transformation parameters circumstances are obtained, providing a reference for design of regular polyhedron sandwich structure.

Key words: energy-absorbing features, evolvement mechanism, polyhedron sandwich structure, regular polyhedron unit-cell

中图分类号: