[发明专利]一种多层级的吸能管

说明书

本发明公开了一种多层级的吸能管，所述吸能管至少由两层管道壁拼接构成，所述吸能管包括由内层管道壁围成的一级中空管道以及相邻两层管道壁拼接形成的若干二级中空管道，所述二级中空管道排布在所述一级中空管道四周。尤其提供一种吸能管的横截面为n个正弦波纹拼接形状，具体的一种结构是吸能管横截面上拼接的每两个正弦波纹中外层正弦波纹的波谷与内层正弦波纹的波峰相切；另一种结构是双层吸能管，其横截面上拼接的两个正弦波纹的波峰与波谷一一正对。利用改进的吸能管结构使得内外层管在变形过程中的相互作用起到稳定作用，改善变形，提升吸能效果。

技术领域

本发明属于汽车碰撞技术领域，具体涉及一种多层级的吸能管。

背景技术

薄壁结构由于其低成本和高能量吸收特性而被广泛应用。其中薄壁圆管是应用最广泛的能量吸收结构之一。传统圆管在受到轴向冲击载荷作用时，往往表现出较高的初始峰值力并且力的波动幅度较大。在较大的初始峰值力作用下会使得撞击时产生较大的加速度，增加对乘员的伤害。许多研究者通过在轴向引入波纹来起到降低初始峰值力的效果，但同时也会使结构比吸能SEA降低，减弱结构的吸能效果。

Xiaolin Deng等人提出了单层横向正弦波纹管吸能结构，与普通圆管相比，单层横向正弦波纹管吸能结构结构达到了提高结构吸能特性的效果，但仍然存在着变形模式不稳定的问题。

发明内容

本发明的目的是针对单层横向正弦波纹管吸能结构存在变形模式不稳定的问题，提供了一种多层级的吸能管，其通过内外层管在变形过程中的相互作用起到稳定作用，改善变形，相较于单层结构拥有更加的吸能效果。

本发明提供的一种多层级的吸能管，所述吸能管至少由两层管道壁拼接构成，所述吸能管包括由内层管道壁围成的一级中空管道以及相邻两层管道壁拼接形成的若干二级中空管道，所述二级中空管道排布在所述一级中空管道四周，所述吸能管的横截面为n个正弦波纹拼接形状，n为所述吸能管的层级数。

进一步优选，所述横截面上拼接的每两个正弦波纹中外层正弦波纹的波谷与内层正弦波纹的波峰相切，且所述两个正弦波纹对应正弦函数的振幅、波纹数分别相同，基本公称半径不同。

该结构可以在发生碰撞的过程中有效地提高能量吸收并提高变形的稳定性。在此类结构当中，当两个正弦波纹中外层正弦波纹的波谷与内层正弦波纹的波峰相切时，会产生孔隙结构，由于孔隙结构在变形过程中内外层壁相互制约，使得变形过程更加稳定，并且所采用的正弦结构构建的层次结构有效的避免了在顶端产生尖角；在相切处内外层管壁交汇形成角点，角点的增加提高了结构在压缩过程中膜能的耗散。

进一步优选，所述吸能管为双层吸能管，所述横截面上拼接的两个正弦波纹的波峰与波谷一一正对，且所述两个正弦波纹对应的正弦函数的振幅、波纹数、基本公称半径分别相同。

在此类结构当中，两个正弦波纹的波峰与波谷一一正对，孔隙数目和角点的数目均进一步增加，变形的稳定性得到增强，并且压缩过程中膜能的耗散也进一步增加。

进一步优选，所述正弦波纹对应的正弦函数r如下：

r＝R₀+A×sin(N×θ)，θ∈[0°,360°]

式中，R₀为正弦波纹的基本公称半径，A为正弦波纹的振幅，N为波纹数，波纹数N为正偶数。

进一步优选，正弦波纹的振幅A的取值范围为0到8的自然数。

进一步优选，所述吸能管的层级数n为2。

进一步优选，所述吸能管的最外层管道壁上设有开孔或在所述最外层管道壁的顶端向下开设切槽，所述开孔和所述切槽的位置与所述最外层管道壁与相邻内层管道壁的衔接位置错开。

有益效果