局部表面納米化雙層嵌套式金屬薄壁吸能結構的數值模擬和設計

趙 禎， 王 偉， 廉增博， 王鈞仡，仝真真,2， 林志華， 周震寰， 徐新生*

(1.大連理工大學 工業裝備結構分析國家重點實驗室，大連 116024；2.大連交通大學 機車車輛工程學院，大連 116028； 3.香港城市大學 建筑學及土木工程學系，香港)

1 引 言

隨著經濟的發展和城市化進程的加快，機動車的數量逐年增加，隨之而來的交通阻塞、環境污染和碰撞事故等社會問題也不容忽視。為了提高機動車的安全性能，車端的吸能裝置近年來受到了廣泛的關注。目前的吸能裝置主要由金屬薄壁結構制造而成[1]，金屬薄壁結構在受到軸向載荷時，易發生塑性屈曲變形從而吸收大量的能量，由于結構吸收的能量與變形模式密切相關，通過誘導結構發生規則穩定的高階變形模式可有效提高吸能效果。

金屬薄壁吸能結構一般由圓管或多邊形管件制作而成[2,3]，隨著吸能結構的不斷發展，一些新型截面的金屬薄壁管的吸能研究隨之出現[4]。為了誘導結構的變形模式并提高結構的吸能效果，目前采取的方法和技術主要針對金屬薄壁結構進行改良，對殼體結構進行開槽[5]、加筋[6]或預制壓痕[7]是常見的技術手段。這些技術主要通過改變結構強度分布來誘導屈曲變形，與原始金屬薄壁結構相比，改進后的結構能夠按照預制的形狀發生規則穩定的疊縮變形。但由于外觀發生了改變，結構加工難度增加且整體強度和吸能效果受到影響[8]。

納米表面化技術是通過特定的加工技術對固體表面進行強化、改性、超精細加工或賦予表面新功能和性能的一種方法。……