CN203876693U - 一种仿牛角结构吸能管 - Google Patents
一种仿牛角结构吸能管 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203876693U CN203876693U CN201420237964.3U CN201420237964U CN203876693U CN 203876693 U CN203876693 U CN 203876693U CN 201420237964 U CN201420237964 U CN 201420237964U CN 203876693 U CN203876693 U CN 203876693U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipe
- horn
- circular pipe
- internal layer
- honeycomb structure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种仿牛角结构吸能管,其是由外层圆管、加强筋、内层圆管、泡沫铝和蜂窝结构圆管组成,外层圆管和内层圆管通过多个加强筋连接在一起构成仿生外壳,仿生外壳是通过模拟牛角外壳的层状堆垛结构设计而成;蜂窝结构圆管位于内层圆管的中心,蜂窝结构圆管与内层圆管之间填充泡沫铝,泡沫铝与蜂窝结构圆管粘贴在一起构成仿生芯体,仿生芯体模拟了牛角内部骨芯的多孔结构,泡沫铝的外周与内层圆管粘贴在一起。本实用新型将泡沫铝与蜂窝结构圆管的复合结构填充在薄壁管内部,在碰撞过程中,大幅度地提高了吸能装置的承载能力和吸能特性。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车车身耐撞结构设计领域,涉及一种具有牛角结构特征的仿生吸能元件,该元件主要应用于汽车、轮船等交通工具的碰撞动能耗散***中。
背景技术
随着汽车普及率的不断提升,道路交通事故不仅造成了严重的人员伤亡和经济损失,而且也给人们带来了巨大的精神伤害,因此,设计出一种具有良好耐撞性能的吸能元件已经成为汽车研发的热点问题。薄壁金属管作为一种低成本、高性能的吸能元件,广泛应用于汽车,船舶,航空航天等交通工具的动能耗散***中。薄壁管在外界载荷作用下能依靠自身结构的屈曲、断裂等破坏形式来吸收和耗散大量碰撞时产生的冲击能量,从而有效保护乘员生命和贵重物品的安全。在碰撞发生时,薄壁管的吸能特性在很大程度上影决定着汽车耐撞性的能好坏。因而,设计出一种轻质高效并具有良好耐撞性能的薄壁吸能元件对于保障人们生命财产安全,节约能源,促进环保等方面具有重大的实际意义。
实用新型内容
本实用新型目的是针对现有技术的不足之处,提供一种仿牛角结构吸能管,本实用新型能有效的提高车辆碰撞的安全性。
牛角的主要生物学功能是牛在进攻和防御过程中保护身体不受到外界环境的破坏,一支完整的牛角能够承受大约7.6KN的外部载荷,因此,牛角是自然界中存在的一种具有良好力学性能的生物材料。牛角是皮肤的同源器官,主要由角质外壳,内部骨芯和连接两者的软组织层三部分组成,角质外壳由无数个角质蛋白薄片堆垛而成,在受到外界载荷时,这种层状堆垛结构可以使裂纹沿不同方向扩展来抵抗外界载荷的破坏,从而提高了材料的抗压性能。牛角的这种层状堆垛结构大幅度提高了牛角的力学性能。内部骨芯是一种轻质多孔材料,具有密度小,比表面积大、抗冲击性能高等优点,骨芯和角质外壳的耦合结构有助于牛角耐撞性能的提高,牛角的这种内部填充结构和良好的力学性能对薄壁管的仿生研究具有重要的启发意义。薄壁吸能管能过依靠自身的屈曲、损伤、断裂等破坏形式来吸收碰撞能量,从而避免整体结构的破坏。同样,牛可以通过牛角在碰撞过程中吸收能量来达到自我保护的目的。
因此牛角在结构和功能上与薄壁管有着很大的相似之处,从而选取牛角作为薄壁管仿生优化设计的生物原型。
本实用新型采用如下技术方案。
本实用新型将仿生学与结构耐撞性理论相结合,通过相似性分析,选取牛角作为薄壁管仿生优化设计的生物原型,提取出决定牛角力学性能的结构特征参数,并应用到薄壁管的设计中,从而设计出一种具有良好耐撞性能的仿生吸能管。
所提取出决定牛角力学性能的结构特征参数为:牛角主要由角质外壳和内部骨芯两部分组成,是一种管状内部填充结构。角质外壳由无数个坏死的薄片细胞堆垛而成你,且角质外壳的硬度由内到外呈现出依次增大的梯度分布。牛角内部骨芯是一种轻质多孔材料,具有密度小,比表面积大等优点。
本实用新型是一种多孔材料填充的管状吸能结构,本实用新型根据牛角的内部填充管状结构设计而成,本实用新型是由外层圆管、加强筋、内层圆管、泡沫铝和蜂窝结构圆管组成,外层圆管和内层圆管通过多个加强筋连接在一起构成仿生外壳,仿生外壳是通过模拟牛角外壳的层状堆垛结构设计而成;蜂窝结构圆管位于内层圆管的中心,蜂窝结构圆管与内层圆管之间填充泡沫铝,泡沫铝与蜂窝结构圆管粘贴在一起构成仿生芯体,仿生芯体模拟了牛角内部骨芯的多孔结构,泡沫铝的外周与内层圆管粘贴在一起。
所述多个加强筋均匀的分布在内层圆管和外层圆管之间。
所述外层圆管和内层圆管采用不同硬度的金属材料,所述的构成仿生外壳的外层圆管和内层圆管在硬度上呈现梯度分布,从而模拟牛角外壳从内到外硬度依次增大的梯度分布。
所述外层圆管采用的材料为钢材,其屈服强度0.27、密度7.85×10-6kg·mm-3、弹性模量210GPa、泊松比0.3。
所述内层圆管、加强筋和蜂窝结构圆管的材料均采用6A02铝合金,其屈服强度0.25GPa、密度2.7×10-6kg·mm-3、弹性模量70GPa、泊松比0.31。
所述内层芯体为泡沫铝,为圆环形泡沫铝材料,其密度0.37×10-6kg·mm-3、弹性模量1.2GPa、泊松比0.3。
本实用新型的有益效果:
本实用新型结构简单,成本低廉且适合大规模自动化生产。
将泡沫铝与蜂窝结构圆管的复合结构填充在薄壁管内部,在碰撞过程中,泡沫铝和蜂窝结构的共同作用提高了仿生管的强度和刚度,同时使仿生管所受到的冲击载荷在仿生管的横截面上均匀分布,使仿生管的变形相对稳定,褶皱数量较多,大幅度的提高了吸能装置的承载能力和吸能特性。
附图说明
图1是本实用新型立体示意图。
图2是本实用新型端面视图。
图3是本实用新型的仿生外壳结构示意图。
图4是本实用新型仿生芯体视图。
具体实施方式
请参阅图1和图2所示,本实用新型是一种多孔材料填充的管状吸能结构,本实用新型根据牛角的内部填充管状结构设计而成,本实用新型是由外层圆管1、加强筋2、内层圆管3、泡沫铝4、和蜂窝结构圆管5组成,外层圆管1和内层圆管3通过多个加强筋2连接在一起构成仿生外壳,仿生外壳是通过模拟牛角外壳的层状堆垛结构设计而成;蜂窝结构圆管5位于内层圆管3的中心,蜂窝结构圆管5与内层圆管3之间填充泡沫铝4,泡沫铝4与蜂窝结构圆管5粘贴在一起构成仿生芯体,仿生芯体模拟了牛角内部骨芯的多孔结构,泡沫铝4的外周与内层圆管3粘贴在一起。
多个加强筋2均匀的分布在内层圆管3和外层圆管1之间。
如图3所示,外层圆管1和内层圆管3采用不同硬度的金属材料,所述的构成仿生外壳的外层圆管1和内层圆管3在硬度上呈现梯度分布,从而模拟牛角外壳从内到外硬度依次增大的梯度分布。
外层圆管1采用的材料为钢材,其屈服强度0.27、密度7.85×10-6kg·mm-3、弹性模量210GPa、泊松比0.3。
内层圆管3、加强筋2和蜂窝结构圆管5的材料均采用6A02铝合金,其屈服强度0.25GPa、密度2.7×10-6kg·mm-3、弹性模量70GPa、泊松比0.31。
内层芯体为泡沫铝4,为圆环形泡沫铝材料,其密度0.37×10-6kg·mm-3、弹性模量1.2GPa、泊松比0.3。
Claims (3)
1.一种仿牛角结构吸能管,其特征是:是由外层圆管(1)、加强筋(2)、内层圆管(3)、泡沫铝(4)、和蜂窝结构圆管(5)组成,外层圆管(1)和内层圆管(3)通过多个加强筋(2)连接在一起构成仿生外壳;蜂窝结构圆管(5)位于内层圆管(3)的中心,蜂窝结构圆管(5)与内层圆管(3)之间填充泡沫铝(4),泡沫铝(4)与蜂窝结构圆管(5)粘贴在一起构成仿生芯体,泡沫铝(4)的外周与内层圆管(3)粘贴在一起。
2.根据权利要求1所述的一种仿牛角结构吸能管,其特征在于:所述的外层圆管(1)和内层圆管(3)在硬度上呈现梯度分布,外层圆管(1)的材料为钢材,内层圆管(3)的材料为铝合金。
3.根据权利要求1所述的一种仿牛角结构吸能管,其特征在于:所述的多个加强筋(2)均匀的分布在内层圆管(3)和外层圆管(1)之间。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201420237964.3U CN203876693U (zh) | 2014-05-10 | 2014-05-10 | 一种仿牛角结构吸能管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201420237964.3U CN203876693U (zh) | 2014-05-10 | 2014-05-10 | 一种仿牛角结构吸能管 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN203876693U true CN203876693U (zh) | 2014-10-15 |
Family
ID=51677224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201420237964.3U Expired - Fee Related CN203876693U (zh) | 2014-05-10 | 2014-05-10 | 一种仿牛角结构吸能管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN203876693U (zh) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104386011A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-03-04 | 中国汽车工程研究院股份有限公司 | 一种高撞击吸能性能的复合型吸能盒 |
CN105691339A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-06-22 | 吉林大学 | 重型汽车仿生后保险杠 |
CN106828600A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-06-13 | 汽-大众汽车有限公司 | 一种仿生抗冲击轻量化结构 |
CN107097741A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-08-29 | 华侨大学 | 梯度复合碰撞吸能管件 |
CN107139874A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-09-08 | 华侨大学 | 具有负泊松比特性的缓冲吸能装置 |
CN107187501A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-09-22 | 南京理工大学 | 负泊松比汽车吸能装置 |
CN107415654A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-12-01 | 南京航空航天大学 | 基于负泊松比结构的仿牛角汽车车门防撞梁及其优化方法 |
CN108819889A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-11-16 | 颜涛 | 一种连接汽车防撞梁与车架纵梁的六棱柱形吸能装置 |
CN109094494A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-28 | 苏州清吉汽车科技有限公司 | 一种仿牦牛角结构薄壁锥形吸能盒 |
CN110405217A (zh) * | 2018-04-28 | 2019-11-05 | 深圳先进技术研究院 | 功能梯度多孔吸能材料及其制造方法 |
CN111186459A (zh) * | 2020-01-23 | 2020-05-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种组合式吸能结构 |
CN115009363A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-06 | 厦门金龙联合汽车工业有限公司 | 车架、滑板式底盘以及电动汽车 |
CN116212106A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-06-06 | 四川大学 | 一种3d打印仿骨结构磷酸钙陶瓷多孔修复体 |
-
2014
- 2014-05-10 CN CN201420237964.3U patent/CN203876693U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104386011A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-03-04 | 中国汽车工程研究院股份有限公司 | 一种高撞击吸能性能的复合型吸能盒 |
CN105691339A (zh) * | 2016-04-01 | 2016-06-22 | 吉林大学 | 重型汽车仿生后保险杠 |
CN105691339B (zh) * | 2016-04-01 | 2018-06-26 | 吉林大学 | 重型汽车仿生后保险杠 |
CN106828600A (zh) * | 2017-02-21 | 2017-06-13 | 汽-大众汽车有限公司 | 一种仿生抗冲击轻量化结构 |
CN107415654A (zh) * | 2017-04-28 | 2017-12-01 | 南京航空航天大学 | 基于负泊松比结构的仿牛角汽车车门防撞梁及其优化方法 |
CN107187501A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-09-22 | 南京理工大学 | 负泊松比汽车吸能装置 |
CN107097741A (zh) * | 2017-05-31 | 2017-08-29 | 华侨大学 | 梯度复合碰撞吸能管件 |
CN107097741B (zh) * | 2017-05-31 | 2023-08-29 | 华侨大学 | 梯度复合碰撞吸能管件 |
CN107139874B (zh) * | 2017-06-02 | 2023-06-20 | 华侨大学 | 具有负泊松比特性的缓冲吸能装置 |
CN107139874A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-09-08 | 华侨大学 | 具有负泊松比特性的缓冲吸能装置 |
CN110405217A (zh) * | 2018-04-28 | 2019-11-05 | 深圳先进技术研究院 | 功能梯度多孔吸能材料及其制造方法 |
CN108819889A (zh) * | 2018-07-05 | 2018-11-16 | 颜涛 | 一种连接汽车防撞梁与车架纵梁的六棱柱形吸能装置 |
CN109094494A (zh) * | 2018-08-31 | 2018-12-28 | 苏州清吉汽车科技有限公司 | 一种仿牦牛角结构薄壁锥形吸能盒 |
CN111186459B (zh) * | 2020-01-23 | 2021-01-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种组合式吸能结构 |
CN111186459A (zh) * | 2020-01-23 | 2020-05-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种组合式吸能结构 |
CN115009363A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-06 | 厦门金龙联合汽车工业有限公司 | 车架、滑板式底盘以及电动汽车 |
CN115009363B (zh) * | 2022-06-24 | 2023-10-13 | 厦门金龙联合汽车工业有限公司 | 车架、滑板式底盘以及电动汽车 |
CN116212106A (zh) * | 2023-03-14 | 2023-06-06 | 四川大学 | 一种3d打印仿骨结构磷酸钙陶瓷多孔修复体 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN203876693U (zh) | 一种仿牛角结构吸能管 | |
CN110481115B (zh) | 一种混杂型点阵芯体三明治防护结构的装置 | |
CN106884919B (zh) | 一种嵌入式多级高效吸能装置 | |
CN106515630A (zh) | 仿竹子结构的保险杠*** | |
CN110843709A (zh) | 一种新型的三明治结构汽车前防撞梁和总成 | |
CN101596933B (zh) | 一种基于耐撞性设计的民用飞机机身底部结构 | |
CN106192750B (zh) | 一种索梁锚固区抗***抗冲击防护体系及其制作方法 | |
CN111022538A (zh) | 多功能梯度吸能盒 | |
CN103241392B (zh) | 深空弱引力天体附着装置及其构建方法 | |
CN109094494A (zh) | 一种仿牦牛角结构薄壁锥形吸能盒 | |
CN206107338U (zh) | 一种仿生吸能盒 | |
CN104527555A (zh) | 一种兼具多种吸能形式的碰撞吸能装置和用途 | |
CN202147649U (zh) | 一种汽车碰撞吸能装置 | |
CN110978666A (zh) | 一种仿海鸥羽轴结构的复合夹层板 | |
CN109720290B (zh) | 一种仿海鸥羽轴结构的吸能管 | |
CN202284282U (zh) | 高效降噪声屏障 | |
CN108955441A (zh) | 一种变截面梯度泡沫夹芯圆筒防爆结构 | |
CN102677791B (zh) | 蜂窝式薄壁管缓冲结构 | |
CN203528805U (zh) | 一种飞机抗坠撞的吸能结构单元 | |
CN208698712U (zh) | 一种仿牦牛角结构薄壁锥形吸能盒 | |
CN207078099U (zh) | 一种梯度复合碰撞吸能管件 | |
CN207315973U (zh) | 一种抗冲击安全防护装置 | |
CN211417177U (zh) | 一种新型的三明治结构汽车前防撞梁和总成 | |
CN211648885U (zh) | 一种多功能梯度吸能盒 | |
CN109466486A (zh) | 一种三明治层级吸能装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141015 Termination date: 20160510 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |