波纹锥形薄壁管
比吸能提升95.7%
通过横向波纹与变厚度设计，使准静态压缩下能量吸收性能大幅提升，峰值压溃力显著降低。
项新 · Dehua, Shao · 张新 · 张绍林 · 刘义捷
Journal of Visualized Experiments 2023
参数信息
- 能量吸收提升率（DT vs 圆锥管）
- 373 %
- 比吸能提升率（DT vs 圆锥管）
- 95.7 %
- 能量吸收提升率（ST k=1.5 vs k=0）
- 53.6 %
- 比吸能提升率（ST k=1.5 vs k=0）
- 52.4 %
技术优势
吸能翻倍
双波纹锥管（DT）的EA比圆锥管提升373%，SEA提升95.7%，证明波纹结构显著提高了单位质量的能量吸收能力。
变形可控
增大厚度变化因子k，单波纹锥管（ST）的变形模式从横向扩张收缩转变为轴向渐进折叠，有利于稳定吸能。
峰值力降低
k值的增加显著降低了峰值压溃力，同时提高了压溃力效率，让结构在碰撞中更平稳地吸收能量。
应用场景
- 冲击吸能结构：用于吸能结构设计，替代传统直管或圆锥管，提升碰撞安全。
- 轻量化防护：利用高比吸能特性，在轻量化防护系统中用更少材料实现更高能量吸收。
- 抗撞性设计：为抗撞性设计提供低峰值力、高吸能的管状结构方案，改善碰撞性能。
- 复合材料管件：波纹和厚度梯度设计可扩展至复合材料管件，用于制备高性能吸能元件。
- 结构吸能元件：作为结构吸能元件，集成到车辆、航空航天等领域的防护结构中，提升整体缓冲性能。