[发明专利]一种哑铃状薄壁管结构易组装自锁吸能装置

说明书

技术领域

本发明涉及吸能装置的技术领域，特别涉及一种哑铃状薄壁管结构易组装自锁吸能装置，该吸能装置适用于车辆、火车等交通工具与航天器、空投物品的抗撞击减震防护系统，或核能设施的抗爆炸冲击防护系统。

背景技术

碰撞、冲击、爆炸等事故会导致结构在强冲击载荷的作用下发生破坏，造成严重的生命和财产损失，因此如何根据结构受冲击后的整体性能，提出合理的设计方案及制定固定的或临时安装的有效防护措施，设计性能优异的抗冲击吸能装置，已成为结构安全防护中的热门课题。

在引入缓冲、吸能机理的设计理念下，金属圆环结构以变形稳定、比能耗高、承载力稳定、变形行程长、初始冲击力小、取材方便以及易于更换等优势，在工程应用和国防工程方面得到了实际应用，取得了良好的经济效益和社会效益。因此现有设计的抗冲击吸能装置多采用多排圆管组装而成。

然而，在冲击过程中，圆管的横向飞溅会降低吸能效率，并有可能引起二次损害。为克服这一缺陷，工程中通常采用两种方法：第一，在圆管阵列的边界安装强度较大的固定挡板，约束圆管阵列的横向扩张；第二，将圆管之间以焊接或螺栓固定，约束圆管之间的相对运动。然而，这两种方法都不同程度上增加了安装的时间和人力成本，尤其在紧急抢险等情况下并不理想。

所以，寻找一种便于拆装的能量吸收装置，降低拆装的材料、时间和人力成本，根据需要快速、高效地搭建起抗冲击的防护系统，是一件很有意义的工作，对于提高材料利用率、快速搭建抗冲击防护系统、降低生命财产损失有着重要的价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种哑铃状薄壁管结构易组装自锁吸能装置，该吸能装置为易于拆装、经济实用的能量吸收装置，为冲击碰撞爆炸的防护提供更为方便、快捷、经济、安全的保障。

本发明采用的技术方案为：一种哑铃状薄壁管结构易组装自锁吸能装置，其特征在于：用于吸能的两主体圆管之间以两平行放置的薄板连接，若干个哑铃状薄壁管分结构交错排列组成多排多列组合结构，使相邻两排结构在冲击过程中达到自锁的效果；

所述的薄壁管分结构横截面为哑铃形，且两平行薄板间的距离h小于主体圆管的直径D；

所述的薄壁管分结构的轴向长度L与两主体圆管之间的轴心距A满足L>A。

进一步的，哑铃状薄壁管分结构之间的交错排列无需在边界上安装约束装置或在各个分结构之间增加连接装置，即可排列组成吸能装置。

进一步的，薄壁管分结构中圆管的直径D与薄壁管厚度t满足D/t＞10，两圆管之间的轴心距A与两圆管壁内部的距离B满足B/A=0.5～0.8，两平行放置的薄板间距h与圆管的直径D满足：h/D=0～0.6。

本发明的原理在于：

一种哑铃状薄壁管结构易组装自锁吸能装置，整体为金属材料制成的多个哑铃状薄壁管排列而成的组合结构。单个分结构由两平行放置薄板连接两空心圆管而成，组合结构由若干个哑铃状薄壁管交错排列组成，哑铃形薄壁管的形状比例使相邻两排结构在冲击过程中达到自锁的效果。每层放置哑铃状薄壁管的个数和层数可根据冲击能量的大小灵活调节。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、本发明一种哑铃状薄壁管结构易组装自锁吸能装置，在冲击过程中可实现自锁定，即无需在垂直冲击方向施加边界约束或紧固件，从而省去了强度要求高的挡板或紧固件，有较强的经济性。

2、本发明一种哑铃状薄壁管结构易组装自锁吸能装置，该结构易于拆卸和安装，组装过程中各个分结构之间无需定位装置，安装无技术难度，耗时少，可满足紧急情况抗冲击需求。

3、本发明一种哑铃状薄壁管结构易组装自锁吸能装置，由多个哑铃状薄壁管分结构组成，可根据冲击能量大小及场地等实际情况要求，增减哑铃状薄壁管分结构的个数，随时调整自锁吸能装置的规模，具有很好的灵活性和可调节性。

附图说明

图1为本发明所涉及的组合结构示意图。

图2为本发明所涉及的组合结构横截面示意图。

图3为本发明所涉及的单个哑铃状薄壁管分结构示意图。

图4为本发明所涉及的单个哑铃状薄壁管分结构横截面的示意图。

图5为本发明所涉及的组合结构承受垂直平板方向冲击后的示意图。

图6为本发明所涉及的实施例1数值模拟中组合结构承受冲击前的示意图。

图7为本发明所涉及的实施例1数值模拟中组合结构承受冲击后的示意图。

图8为本发明所涉及的实施例1数值模拟中组合结构位移能量曲线的示意图。

具体实施方式