[发明专利]一种多段式双层薄壁吸能装置的工作方法

说明书

本发明公开了一种多段式双层薄壁吸能装置的工作方法，所述吸能装置包括外层薄壁吸能结构和内层薄壁吸能结构；外层薄壁吸能结构为螺旋状曲面结构；内层薄壁吸能结构由内层上薄壁结构、内层中间薄壁结构和内层下薄壁结构组成；外层薄壁吸能结构与内层薄壁吸能结构共用上端面与下端面；在碰撞过程中，内层薄壁吸能结构的内层上薄壁结构先行被压缩变形，实现一级缓冲；内层中间薄壁结构随后被压缩变形，实现二级缓冲；内层下薄壁结构最后被压缩变形，实现三级缓冲；通过内、外两层薄壁吸能结构的协同缓冲以及内层薄壁吸能结构的多级缓冲作用不但能提高吸能装置的比吸能，还能降低吸能装置的初始峰值力，从而使吸能装置具备良好的缓冲性能。

技术领域

本发明涉及汽车碰撞安全技术领域，具体涉及一种多段式双层薄壁吸能装置的工作方法。

背景技术

汽车的耐撞性能是汽车安全性能的重要指标之一。目前，人们通常将不同结构形式的碰撞吸能装置安装在汽车易发生碰撞的部位，以此来有效吸收碰撞过程中所产生的巨大冲击能量。常见的碰撞吸能装置为金属制作的薄壁结构管件，通过薄壁结构管件的变形来吸收和耗散掉冲击能量，从而保证汽车主体结构和汽车乘员的安全性。

在实际的碰撞过程中，现有碰撞吸能装置的吸能效果有限，并存在以下问题：

1.现有的碰撞吸能装置往往采用普通薄壁结构或多胞薄壁结构，但这种结构的碰撞吸能装置会产生较大的初始峰值力。

2.在汽车碰撞安全性设计过程中，高比吸能和低初始峰值力这两个评判吸能装置耐撞性的指标通常是相互矛盾的，而现有的大部分吸能装置无法协调两者的矛盾。如公开号为CN105235616A，名称为“一种多胞薄壁吸能结构及其应用结构”的专利，该专利通过连接肋板将两个大小不同的中空棱柱相连形成内层吸能结构，同时，在棱柱的棱角外侧通过连接肋板形成外层吸能结构。这种结构虽然能使吸能装置具有较高的比吸能，但会产生很大的初始峰值力。

3.为克服碰撞吸能装置变形模式不稳定的缺点，少部分现有技术通过采用锥形结构的技术方案来实现这一目的，如公开号为CN103386941A，名称为“一种吸能盒”的专利，该专利将吸能盒设计成棱台形状，且用连接板将若干个棱台状空心结构体相连，在碰撞过程中，棱台形状能引导吸能盒的变形方向，保证吸能盒具备稳定压溃的变形模式。但该专利同样存在初始峰值力较大的缺点，同时，由于该专利使用过多的连接板与空心结构体连接，使整体结构对缺陷较为敏感，从而影响结构的吸能效果。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提出同时解决上述多种问题的多段式双层薄壁吸能装置的工作方法。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种多段式双层薄壁吸能装置的工作方法，所述多段式双层薄壁吸能装置包括外层薄壁吸能结构和内层薄壁吸能结构；所述外层薄壁吸能结构为螺旋状曲面结构；所述内层薄壁吸能结构由内层上薄壁结构、内层中间薄壁结构和内层下薄壁结构组成；所述多段式双层薄壁吸能装置的端面从上而下分别为上端面、中上端面、中下端面和下端面；所述外层薄壁吸能结构和内层薄壁吸能结构共用上端面和下端面，上端面和下端面具有相同的形状与尺寸；所述上端面与中上端面构成内层上薄壁结构的上截面和下截面，上端面与中上端面具有相同的形状，上端面的尺寸大于中上端面的尺寸；所述中上端面与中下端面构成内层中间薄壁结构的上截面和下截面，中上端面与中下端面具有相同的形状与尺寸；所述中下端面与下端面构成内层下薄壁结构的上截面和下截面，中下端面与下端面具有具有相同的形状，中下端面的尺寸小于下端面的尺寸；

工作步骤如下：步骤一、在碰撞过程中，所述多段式双层薄壁吸能装置的外层薄壁吸能结构与内层薄壁吸能结构同时被压缩变形，产生协同缓冲作用；内层薄壁吸能结构的内层上薄壁结构在载荷作用下先行被压缩变形，实现一级缓冲；步骤二、在碰撞过程中，待内层薄壁吸能结构的内层上薄壁结构被压缩变形后，内层薄壁吸能结构的内层中间薄壁结构再被压缩变形，实现二级缓冲；步骤三、在碰撞过程中，待内层薄壁吸能结构的内层中间薄壁结构被压缩变形后，内层薄壁吸能结构的下薄壁结构再被压缩变形，实现三级缓冲。