《Automotive Innovation》是中国汽车产业第一本国际英文学术期刊，其2019年第1期已上线，文章免费阅读及下载可登陆www.Chinasaejournal.com.cn。
FISITA世界汽车工程师学会联合会副主席、吉林大学马芳武教授及其团队开展了题为“内凹三角形蜂窝结构薄壁管碰撞优化设计”的研究，其论文摘要如下所示，全文及具体内容详见网址link.springer.com/article/10.1007/s42154-019-00051-7。
引用词条为：Ma, F., Zhao, Y.,Wang, G., et al.: Crashworthiness Optimization Design of Thin-Walled Tube Filled with Re-entrant Triangles Honeycombs. Automotive Innovation 2(1), 1-13 (2019).
内凹三角形蜂窝结构薄壁管碰撞优化设计
马芳武 ·赵颖 ·王国旺 ·吴量 ·蒲永锋
摘要
基于结构刚度和能量吸收解耦的思想，本文提出一种新型内凹三角形填充管。其中，内凹三角形结构用来满足部件的能量吸收需求，外部薄壁管满足高刚度要求。本文首先建立了内凹三角形几何参数与相对密度、等效弹性模量和能量吸收特性之间的理论模型，并通过实验进行了验证。基于此，以单位体积吸能最大、相对密度最小为目标，采用NSGA-II方法，寻求内凹三角形最优结构参数。继而，采用静态拓扑优化方法，以最大轴向刚度和最大横向刚度为目标，优化获得具备最优刚度的薄壁管截面。为验证所提出的优化方法，将内凹三角形填充管与正泊松比泡沫填充管、非填充传统优化管和传统方形截面管进行了分析与比较。结果表明，新型内凹三角形填充管在增强结构刚度的同时可提高吸能特性。与正泊松比材料相比，内凹三角形蜂窝在能量吸收方面具有明显的优势。与正泊松比泡沫填充管相比，内凹三角形填充管在能量吸收方面提高了17.23%，碰撞力峰值降低了5.04%。因此，本文所提出的解耦设计方法在满足多种性能要求方面具有优越性。
关键词：薄壁管 · 内凹三角形蜂窝 · 多目标优化 · 能量吸收· 结构刚度
Crashworthiness Optimization Design of Thin?Walled Tube Filled with Re?entrant Triangles Honeycombs
Fangwu Ma, Ying Zhao, Guowang Wang, Liang Wu, Yongfeng Pu
Abstract
A novel re-entrant triangles-filled tube (RTT) is proposed through decoupling structural stiffness and energy absorption. Inner re-entrant triangles are employed to satisfy energy absorption, and outer thin wall is used to acquire high stiffness. This paper starts from establishment of theoretical models between geometric parameters of re-entrant triangles and relative density, equivalent elastic modulus and energy absorption characteristics, which are validated by experiments. On this basis, the optimal geometric parameters of unit cell are sought to maximize unit volume energy absorption and minimize relative density by adopting NSGA-II method. Subsequently, the cross-section of tube with optimal stiffness is obtained with targets for maximizing axial stiffness and lateral stiffness by employing static topology optimization method. To verify the proposed optimization method, RTT is analyzed and compared with positive Poisson’s ratio foam-filled tube (PFT), non-filled traditionally optimized tube (NTT) and pre-optimized square tube (PST). The results show that the novel RTT can improve stiffness and energy absorption performance simultaneously. Compared with the positive Poisson’s ratio material, re-entrant triangles honeycomb shows superior advantages in energy absorption. In comparison with the PFT, energy absorption of the RTT increases by 17.23%, and the peak crush force reduces by 5.04%. Therefore, the proposed decoupling design method demonstrates superiority in satisfying various performance requirements simultaneously.
Keywords Thin-walled tube · Re-entrant triangles honeycomb · Multi-objective optimization · Energy absorption · Structural stiffness
Keywords Thin-walled tube · Re-entrant triangles honeycomb · Multi-objectiveoptimization · Energy absorption · Structural stiffness
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Automotive Innovation介绍
《Automotive Innovation》作为中国汽车行业第一本顶级国际英文期刊，在中国汽车学术界有非常特别的意义，它是中国与国际交流的重要窗口。自创刊伊始，期刊就以建设世界一流期刊为目标，邀请来自全球高H指数顶级汽车专家担任编委，以SCI检索期刊的高标准确保论文水平和出版质量，基于Springer平台全球发行。截至现在，期刊已成功出刊5期，读者已涉及72个国家和地区。期刊已得到FISITA、其它国家SAE组织、部分知名学者的认可。例如，同济大学李理光、清华大学帅石金、北航徐向阳、吉林大学高振海、德国布伦瑞克工业大学Ferit Kü?ükay、加拿大滑铁卢大学Amir Khajepour等教授及团队，都已在期刊发表论文。所有发表的论文在中国汽车工程学会体系内评优、评奖和申请项目，都视同SCI检索。
《Automotive Innovation》主编为清华大学教授李骏院士、赵福全教授，执行主编为吉林大学马芳武教授。
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