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基于内凹三角形负泊松比微结构的汽车B柱优化设计 被引量:3
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作者 赵颖 施劲余 +2 位作者 刘轩铭 邓晓钢 郑斯琦 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2023年第2期1-8,14,共9页
为满足B柱多目标性能需求,设计了内凹三角形负泊松比微结构B柱。首先,采用单胞法推导新型微结构相对密度公式;其次,对3D打印微结构样件开展准静态压缩试验,以验证有限元模型的准确性;继而,以单位体积吸能量(SEA)最大、峰值力(PCF)和相... 为满足B柱多目标性能需求,设计了内凹三角形负泊松比微结构B柱。首先,采用单胞法推导新型微结构相对密度公式;其次,对3D打印微结构样件开展准静态压缩试验,以验证有限元模型的准确性;继而,以单位体积吸能量(SEA)最大、峰值力(PCF)和相对密度最小为目标,采用遗传算法(GA)获得最优微元胞结构参数。基于此,以质量最小为目标对B柱进行厚度优化,通过3种工况分析可得:相较于无夹芯碳纤维B柱,新型B柱后向弯曲位移降低5.28%;相较于无夹芯碳纤维B柱与碳纤维B柱,新型B柱侧向弯曲位移分别降低42.28%和48.05%,三点弯曲最大接触力分别提升80.08%和12.63%,三点弯曲位移分别降低0.02%和2.14%。 展开更多
关键词 内凹三角形负泊松比微结构b 柱碳纤维复合材料聚乳酸复合材料性能分析
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内凹三角形负泊松比材料的面内冲击动力学性能 被引量:21
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作者 马芳武 梁鸿宇 +2 位作者 赵颖 陈实现 蒲永锋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第17期81-87,127,共8页
提出了一种内凹三角形负泊松比材料,在保证元胞其他几何参数不变的前提下,通过改变三角形侧边内凹角度,建立了不同内凹形式的内凹三角形负泊松比材料模型。通过显式动力有限元软件LS-DYNA具体分析了内凹形式与冲击速度对内凹三角形负泊... 提出了一种内凹三角形负泊松比材料,在保证元胞其他几何参数不变的前提下,通过改变三角形侧边内凹角度,建立了不同内凹形式的内凹三角形负泊松比材料模型。通过显式动力有限元软件LS-DYNA具体分析了内凹形式与冲击速度对内凹三角形负泊松比材料面内冲击变形和能量吸收能力的影响。研究结果表明:冲击载荷作用下,在冲击端,相对于三边内凹的情况,单边内凹的平台应力更大;在固定端,侧边内凹程度越小,输出应力滞后时间越长。相比于内凹六边形负泊松比材料,内凹三角形负泊松比材料吸能更平稳,压缩量也更大,并随着冲击速度的提高,内凹三角形负泊松比材料表现出更强的能量吸收能力。 展开更多
关键词 内凹三角形 泊松比效应 平台应力 面内冲击 能量吸收
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倾斜荷载下内凹三角形负泊松比材料的面内冲击动力学性能 被引量:19
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作者 马芳武 梁鸿宇 +2 位作者 赵颖 陈实现 蒲永锋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期81-87,共7页
倾斜荷载在汽车碰撞事故中无法避免,严重影响多胞材料的力学响应。以内凹三角形负泊松比材料为研究对象,通过显式动力有限元软件LS-DYNA具体分析了冲击倾角(0°~10°)与冲击速度(20~70 m/s)对内凹三角形负泊松比材料面内冲击的... 倾斜荷载在汽车碰撞事故中无法避免,严重影响多胞材料的力学响应。以内凹三角形负泊松比材料为研究对象,通过显式动力有限元软件LS-DYNA具体分析了冲击倾角(0°~10°)与冲击速度(20~70 m/s)对内凹三角形负泊松比材料面内冲击的变形模态和动力响应的影响,并构造了完整的变形模式分类图。引入最佳承载角的概念,当冲击倾角β=4°时,诱发了稳定有序的变形模式,使得抵抗变形的形式主要以结构胞壁的压缩与弯曲为主,平台应力值与吸能值得到了较大的提升,进一步发挥了结构的抗承载能力,甚至超过了理想的轴向冲击工况。这一特征与六边形蜂窝结构有所不同,对汽车吸能构件的设计具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 倾斜荷载 内凹三角形 泊松比效应 平台应力 面内冲击 能量吸收
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负泊松比内凹环形蜂窝结构的冲击响应特性研究 被引量:24
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作者 沈振峰 张新春 +1 位作者 白江畔 吴鹤翔 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第18期89-95,117,共8页
为了降低最大峰值应力和维持良好的冲击载荷一致性,在内凹六边形蜂窝(CHH)的基础上,基于机械超材料的设计理念,提出了一种新型负泊松比内凹环形蜂窝(RCH)结构模型。利用显式动力有限元方法,研究了面内冲击载荷作用下胞元微结构对该内凹... 为了降低最大峰值应力和维持良好的冲击载荷一致性,在内凹六边形蜂窝(CHH)的基础上,基于机械超材料的设计理念,提出了一种新型负泊松比内凹环形蜂窝(RCH)结构模型。利用显式动力有限元方法,研究了面内冲击载荷作用下胞元微结构对该内凹环形蜂窝材料的变形行为、动态冲击应力和能量吸收特性的影响。研究结果表明:除了冲击速度和相对密度,内凹环形蜂窝结构的冲击动力学响应还依赖于胞元微结构;在中低速冲击作用下,内凹环形蜂窝亦表现出明显的负泊松比效应;与传统内凹六边形蜂窝不同,在相同冲击速度下,内凹环形蜂窝的最大峰值应力明显降低,并且具有良好的冲击载荷一致性;基于一维冲击波理论,还给出了内凹环形蜂窝材料的动态平台应力经验公式,理论计算结果和有限元结果吻合较好。 展开更多
关键词 泊松比(NPR) 内凹环形蜂窝(RCH) 冲击响应 能量吸收 微结构
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不完整因子条件下内凹六边形微结构面内动态性能研究 被引量:2
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作者 赵颖 马杰 +2 位作者 桑叶 王凯锋 马芳武 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期924-933,共10页
为更好地了解不完整因素对微结构材料动态性能的影响,本文中以内凹六边形负泊松比微结构为研究对象,采用Hyperworks和Ls-dyna联合仿真分析方法,分析了胞壁缺失下不完整因子和冲击速度对其面内动态性能的影响,分别得到变形模式、应力-应... 为更好地了解不完整因素对微结构材料动态性能的影响,本文中以内凹六边形负泊松比微结构为研究对象,采用Hyperworks和Ls-dyna联合仿真分析方法,分析了胞壁缺失下不完整因子和冲击速度对其面内动态性能的影响,分别得到变形模式、应力-应变曲线、平台应力曲线和吸能曲线。结果表明,在相同冲击速度下,不完整因子的增加会使稳定有序的变形模式逐渐趋于杂乱无章,同时平台应力和吸能能力降低。在低速冲击下,不完整因子对其动态性能影响较小;而在高速冲击下,不完整因子对其动态性能影响较大,应尽量避免不完整因子的存在。该研究结果为微结构材料在车辆吸能件的应用提供了数据支持。 展开更多
关键词 内凹六边形微结构 泊松比 不完整因子 有限元仿真 面内动态性能
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新型负泊松比非充气轮胎设计及性能分析 被引量:6
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作者 赵颖 宋胜 +1 位作者 李建重 杨洪涛 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期751-760,共10页
该文提出一种新型负泊松比非充气轮胎支撑体结构,由三层凹四边形微结构组成,具有“压缩-收缩”的负泊松比特性。建立新型凹四边形负泊松比非充气轮胎有限元模型,采用3D打印技术制造样件,进行沉降-载荷实验,以验证有限元模型的准确性。通... 该文提出一种新型负泊松比非充气轮胎支撑体结构,由三层凹四边形微结构组成,具有“压缩-收缩”的负泊松比特性。建立新型凹四边形负泊松比非充气轮胎有限元模型,采用3D打印技术制造样件,进行沉降-载荷实验,以验证有限元模型的准确性。通过ANSYS软件对不同支撑体结构参数的负泊松比非充气轮胎进行仿真分析,获得轮胎的应力水平和刚度特性,并选出性能最优的结构参数。与同规格下的六边形蜂窝非充气轮胎进行仿真对比分析,结果表明,新型负泊松比非充气轮胎在应力水平、刚度特性和侧向稳定性方面有较大提升,其最大应力减小4.81%,径向刚度增大4.70%,侧向刚度增大7.12%。通过3D打印制造出同比例缩小的三维样件,并与六边形蜂窝轮胎进行对比分析,获得2类轮胎的实验沉降-载荷曲线。结果表明,在相同应变下,负泊松比非充气轮胎承受载荷时对塑性变形的抵抗力较大,承载性能较好。 展开更多
关键词 泊松比 非充气轮胎 四边形微结构 沉降-载荷实验 应力水平 刚度特性 侧向稳定性
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基于仿生獾牙分层理念的夹芯板电池箱优化设计 被引量:2
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作者 郝纪波 赵颖 +1 位作者 李云伍 周科名 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期422-433,共12页
为提升电池箱的力学性能,该文基于仿生獾牙分层结构设计理念,设计了一种三角形伞状微结构(TUCS)负泊松比(NPR)夹芯板电池箱。首先,基于獾牙宏观结构建立了仿生獾牙梯度模型;其次,推导了TUCS-NPR的力学模型,并开展TUCS样品的准静态压缩试... 为提升电池箱的力学性能,该文基于仿生獾牙分层结构设计理念,设计了一种三角形伞状微结构(TUCS)负泊松比(NPR)夹芯板电池箱。首先,基于獾牙宏观结构建立了仿生獾牙梯度模型;其次,推导了TUCS-NPR的力学模型,并开展TUCS样品的准静态压缩试验,验证了力学模型和有限元仿真的准确性;最后,基于电池箱模态与静力学分析结果对其开展厚度、形貌及拓扑优化,优化后的电池箱在静力学工况下的整体性能均得到了有效提升,且优化后的电池箱质量降低56.4%。同时对优化后的电池箱进行了碰撞、挤压与跌落工况验证。结果表明,新型电池箱在相应工况下的位移和应力均满足安全要求,电池箱具备良好的强度和抗变形能力。 展开更多
关键词 仿生理念 三角形伞状微结构 泊松比 电池箱 力学性能
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