用于汽车被碰撞时吸能的四晶胞金属管.pdf

本用于汽车被碰撞时吸能的四晶胞金属管，主体为锥形薄壁管，在主体内设置有“十”字形的管壁，管壁从主体顶端延伸到底端；主体中部设置有内凹的预制变形槽。主体的锥度为0.3。由于锥管与刚性墙接触时，其锥管外径要比圆管的小，导致锥管的强度降低，比外径较大的圆管更容易被压缩，相应产生较小的初始峰值载荷。因此，在薄壁管的碰撞吸能过程中，与圆管相比，锥管提高了薄壁管的比吸能。锥度为0.3的锥管在斜碰过程中，随着斜碰偏角的减小，在加载速度方向的分力增加，使得初始峰值载荷升高，比吸能增大。因此，锥度为0.3时为最优。在增加预制变形槽后，变形先在预制变形槽处发生，变形方向、变形过程变得可控，进一步提高了四晶胞锥管的吸能性能。

1.用于汽车被碰撞时吸能的四晶胞金属管，其特征在于：主体(1)为锥形薄壁管，在主
体(1)内设置有“十”字形的管壁(2)，管壁(2)从主体(1)顶端延伸到底端；主体(1)中部设置
有内凹的预制变形槽(3)。
2.根据权利要求1所述的金属管，其特征在于：主体(1)的锥度为0.3。
3.根据权利要求1或2所述的金属管，其特征在于：主体(1)壁厚与高度的比值为1：15～
1：30。
4.根据权利要求3所述的金属管，其特征在于：主体(1)壁厚与高度的比值为1：25。
5.根据权利要求1所述的金属管，其特征在于：预制变形槽(3)为连续的环形槽或者断
续的环形槽。
6.根据权利要求5所述的金属管，其特征在于：预制变形槽(3)的横截面为三角形。

用于汽车被碰撞时吸能的四晶胞金属管

技术领域

本发明涉及用于汽车被碰撞时吸能的四晶胞金属管。

背景技术

汽车结构件在高速碰撞过程中吸能特性是碰撞安全研究的基础。薄壁金属管是汽
车的基本结构，也是碰撞时的主要吸能结构。薄壁金属管在受到轴向载荷碰撞时会产生不
同变形模式来吸收和耗散能量，保障车辆及乘客的安全。因此，关于薄壁金属管在高速碰撞
过程中吸能特性的研究是汽车碰撞安全方面的基础。国内外对于薄壁金属管的研究主要集
中在方管与圆管吸能特性的研究，而对于锥形管的碰撞吸能、特别是带有晶胞的锥形管能
量吸收特性的还没有研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于汽车被碰撞时吸能的四晶胞金属管，弥补薄壁金属
管中还没有锥形管的空白。

本用于汽车被碰撞时吸能的四晶胞金属管，主体为锥形薄壁管，在主体内设置有
“十”字形的管壁，管壁从主体顶端延伸到底端；主体中部设置有内凹的预制变形槽。

主体的锥度为0.3。

主体壁厚与高度的比值为1：15～1：30。

主体壁厚与高度的比值为1：25。

预制变形槽为连续的环形槽或者断续的环形槽。

预制变形槽的横截面为三角形。

由于锥管与刚性墙接触时，其锥管外径要比圆管的小，导致锥管的强度降低，比外
径较大的圆管更容易被压缩，相应产生较小的初始峰值载荷。因此，在薄壁管的碰撞吸能过
程中，与圆管相比，锥管提高了薄壁管的比吸能。锥度为0.3的锥管在斜碰过程中，随着斜碰
偏角的减小，在加载速度方向的分力增加，使得初始峰值载荷升高，比吸能增大。因此，锥度
为0.3时为最优。在增加预制变形槽后，变形先在预制变形槽处发生，变形方向、变形过程变
得可控，进一步提高了四晶胞锥管的吸能性能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，用于汽车被碰撞时吸能的四晶胞金属管，主体1为锥形薄壁管，在主体
1内设置有“十”字形的管壁2，管壁2从主体1顶端延伸到底端。；主体1中部设置有内凹的预
制变形槽3。主体1的锥度为0.3。主体1壁厚与高度的比值为1：15～1：30，比值最优为1：25。
预制变形槽3为连续的环形槽或者断续的环形槽。预制变形槽3的横截面为三角形。

建立四晶胞锥管有限元模型，并对有限元模型进行碰撞仿真分析，得到碰撞仿真
后的变形模式。四晶胞锥管变形更加匀称，这是由于四晶胞锥管在碰撞过程中所受载荷分
布均匀。在增加预制变形槽3后，变形先在预制变形槽3处发生，变形方向、变形过程变得可
控，进一步提高了四晶胞锥管的吸能性能。