轴向荷载作用下仿生分形多胞圆管的耐撞性

高建铭 张晓斌 刘志芳 雷建银 李世强

高建铭, 张晓斌, 刘志芳, 雷建银, 李世强. 轴向荷载作用下仿生分形多胞圆管的耐撞性[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20251250
引用本文: 高建铭, 张晓斌, 刘志芳, 雷建银, 李世强. 轴向荷载作用下仿生分形多胞圆管的耐撞性[J]. 高压物理学报. doi: 10.11858/gywlxb.20251250
GAO Jianming, ZHANG Xiaobin, LIU Zhifang, LEI Jianyin, LI Shiqiang. Crashworthiness of Bionic Fractal Multi-Cell Circular Tubes under Axial Load[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20251250
Citation: GAO Jianming, ZHANG Xiaobin, LIU Zhifang, LEI Jianyin, LI Shiqiang. Crashworthiness of Bionic Fractal Multi-Cell Circular Tubes under Axial Load[J]. Chinese Journal of High Pressure Physics. doi: 10.11858/gywlxb.20251250

轴向荷载作用下仿生分形多胞圆管的耐撞性

doi: 10.11858/gywlxb.20251250

Crashworthiness of Bionic Fractal Multi-Cell Circular Tubes under Axial Load

  • 摘要: 针对传统薄壁圆管与高吸能需求之间的矛盾,提出了一种内嵌不同正多边形的仿生分形多胞圆(bio-inspired fractal multi-cell circular, BFMC)管。基于生物结构启发与分形层级理论,构建了内嵌正四边形、正五边形及正六边形的BFMC管几何模型,并通过数值模拟系统研究了质量、分形维数及内嵌正多边形边数等关键参数对结构耐撞性能的影响,并与典型多胞管进行了对比分析。结果表明,在近似等质量条件下,BFMC管凭借分形层级与仿生构型能够显著提升比吸能和承载能力;其耐撞性能随质量增加而增强,随分形维数的增大呈先降后升的趋势,并随内嵌多边形边数的增加而增强,而峰值力受边数的影响较小。基于超折叠单元理论,建立了用于预测BFMC管平均压缩力的理论模型,并通过数值模拟验证了其准确性与适用范围。研究结果为高比吸能薄壁结构的设计提供了理论依据与结构构型途径。

     

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  • 网络出版日期:  2026-01-03

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