● 摘要
波纹梁由于具有较轻的结构重量，因而被广泛的用作为飞行器机身地板的能量吸收结构。波纹梁结构在提高机身耐撞性方面发挥重要作用，而耐撞性的设计已经成为飞行器初始设计中必须要考虑的重要方面。传统的波纹梁虽然具有很高的能量吸收潜力，但存在的一些缺陷限制了波纹梁的进一步应用。 为了消除传统波纹梁的缺点，本文提出了一种具有皱褶的双曲波纹梁。与传统波纹梁相比，双曲波纹梁在轴向方向增加了曲度。这样设计的目的在于希望波纹梁能产生手风琴式的变形模式，并且在轴向压溃时获得更为均匀的能量吸收曲线。在轴向预先引入的皱褶可以引起双曲波纹梁压溃过程中在这些地方产生较大的塑性弯矩，因而在间隔处形成塑性铰。 本文通过引入振幅因子，采用静止塑性铰的原理推导了轴向压溃的双曲波纹梁的平均压溃载荷，其中静止塑性铰原理抓住了压溃过程中结构变形的基本特点。此外，本文利用非线性有限元软件MSC.DYTRAN，对双曲波纹梁的能量吸收特性进行了数值模拟和分析。数值模拟的结果与理论预测值吻合的很好，结果表明尽管平均压溃载荷会有所下降，但双曲波纹梁呈现了更均匀的力位移曲线关系以及较小的初始峰值载荷。 此外，通过数值模拟对双曲波纹梁的几何参数对于其变形模式和能量吸收特性的影响进行了讨论。结果表明皱褶深度和结构厚度对于双曲波纹梁的变形模式和能量吸收大小影响较为显著。