一种多胞薄壁吸能结构及其应用结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及汽车领域，尤其是涉及一种多胞薄壁吸能结构。汽车的前纵梁和吸能 盒设计中的
【背景技术】
[0002] 汽车前舱吸能结构的设计对汽车碰撞安全意义重大。汽车正面碰撞过程中，前纵 梁和吸能盒吸收的碰撞能量占了整车碰撞能量的一半以上，而且这两种吸能结构的变形模 式和吸能特性对于碰撞过程中碰撞力的传递路径和加速度响应具有决定性的影响，因此， 在汽车碰撞安全和车身轻量化不断受到重视的趋势下，此类吸能结构的设计已经成为了各 大汽车生产厂商及研究院的重点攻关技术。
[0003] 在传统的单胞薄壁吸能结构设计中，单胞的方形吸能结构、圆形吸能结构、帽形吸 能结构或者多边形吸能结构都被各大汽车生产厂商广泛采用，但是传统的吸能结构无法满 意地协调在碰撞安全设计过程中吸能结构高比吸能SEA、高压溃力效率CFE和良好的变形 模式三者之间的矛盾。
[0004] 另外，针对纯电动车，由于纯电动车碰撞吸能空间较小和轻量化设计要求等限制， 目前汽车生产厂商普遍采用的单胞薄壁吸能结构难以满足此电动车设计要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对汽车上目前存在的主流的前舱吸能结构存在的问题，提供一 种多胞薄壁吸能结构，其具有高比吸能SEA、高压溃力效率CFE以及良好的变形模式的优 点。
[0006] 本发明的目的通过如下技术方案实现：
[0007] 本发明提供一种多胞薄壁吸能结构，其包括：
[0008] 外层薄壁吸能结构和内层薄壁吸能结构；
[0009] 所述内层薄壁吸能结构包括中空的小正棱柱、套接在其外部的中空的大正棱柱、 第一连接肋板和第二连接肋板；其中中空的小正棱柱与套接在其外部的中空的大正棱柱的 中心线重合；第一连接肋板连接在小正棱柱以及大正棱柱的对应边的中间位置；第二连接 肋板连接在小正棱柱以及大正棱柱的对应角之间；
[0010] 所述外层薄壁吸能结构包括多个角结构胞元，所述角结构胞元包括：对称布置且 相接形成夹角的两块钢板、第三连接肋板和第四连接肋板；两块钢板分别与内层薄壁吸能 结构的相对应棱角的两棱边平行，所述夹角与内层薄壁吸能结构的相对应棱角的度数相 同；所述第三连接肋板的一端分别连接在两块钢板另一端，第三连接肋板的另一端连接在 内层薄壁吸能结构的中空的大正棱柱的外侧边；第四连接肋板的一端连接在两块钢板的夹 角处，另一端连接在内层薄壁吸能结构的中空的大正棱柱的棱角外侧。
[0011] 更进一步地，所述两块钢板之间的夹角的度数为：α = 180° -360° /n，其中的η 为内层薄壁吸能结构的棱边的数量。
[0012] 更进一步地，所述小正棱柱和大正棱柱均为七棱柱、六棱柱、五棱柱、四棱柱或者 三棱柱。
[0013] 更进一步地，所述多胞薄壁吸能结构由铝合金材料一次挤压成型而成。
[0014] 本发明提供一种多胞薄壁吸能结构的应用结构，其应用于电动汽车的前纵梁中， 其包括：
[0015] 核心层、复合材料纵梁以及多胞薄壁吸能结构；
[0016] 所述核心层位于前纵梁应用结构的最内层，所述复合材料纵梁位于前纵梁应用结 构的最外层，所述多胞薄壁吸能结构位于所述核心层和所述复合材料纵梁之间。
[0017] 由上述本发明的技术方案可以看出，本发明具有如下技术效果：
[0018] 1)本发明多胞薄壁吸能结构能够很好地协调碰撞安全设计过程中吸能结构高比 吸能SEA、高压溃力效率CFE和良好的变形模式三者之间的矛盾，整体结构具备良好的碰撞 安全性能；
[0019] 2)本发明多胞薄壁吸能结构采用铝合金轻质材料，使得前舱吸能结构质量相比传 统普通高强钢结构质量大大降低，有利于实现车身轻量化和有效降低油耗。
[0020] 3)本发明多胞薄壁吸能结构形状规则，其结构能通过一次挤压成型，便于加工，制 造成本低。
【附图说明】
[0021] 图la为本发明的多胞薄壁吸能结构的三维结构示意图；
[0022] 图lb为图la中的A大样示意图；
[0023] 图2为角结构胞元的结构示意图；
[0024] 图3为电动汽车外形及多胞薄壁吸能结构在该电动汽车中的位置图；
[0025] 图4为图2中的多胞薄壁吸能结构的几何尺寸示意图；
[0026] 图5a-图5d分别为方形吸能盒、六边形吸能盒、圆形吸能盒和本发明的多胞薄壁 吸能结构在恒定速度压溃中的压溃变形示意图；
[0027] 图6为不同截面形状吸能盒恒定速度压溃中的压溃力-压缩距离曲线图；
[0028] 图7为不同截面形状吸能盒恒定速度压溃中的能量-压缩距离曲线图。
[0029] 附图中：
[0030] 外层薄壁吸能结构1、内层薄壁吸能结构2 ;中空的小六棱柱21、套接在其外部的 中空的大六棱柱22、第一连接肋板23和第二连接肋板24 ;多胞薄壁吸能结构2-1 ;角结构 胞元11 ;钢板111、第三连接肋板112和第四连接肋板114。
【具体实施方式】
[0031] 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0032] 本发明提供一种多胞薄壁吸能结构，其采用铝合金材料，由一次挤压成型而成。其 结构如图la和图lb所示，包括：
[0033] 外层薄壁吸能结构1和内层薄壁吸能结构2。
[0034] 内层薄壁吸能结构2包括中空的小六棱柱21、套接在其外部的中空的大六棱柱 22、第一连接肋板23和第二连接肋板24。
[0035] 其中中空的小六棱柱21、套接在其外部的中空的大六棱柱22的中心线重合；第一 连接肋板23连接在中空的小六棱柱以及中空的大六棱柱的对应边的中间位置；第二连接 肋板24连接在中空的小六棱柱以及中空的大六棱柱的对应角之间。
[0036] 上述肋板布置形式不仅有利于提高此多胞薄壁吸能结构的能量吸收，还有利于此 多胞薄壁吸能结构发生稳定的有规律的变形模式。
[0037] 外层薄壁吸能结构1布置在内层薄壁吸能结构2的外部。外层薄壁吸能结构包括 多个角结构胞元11，每个角结构胞元11的布置位置与内层薄壁吸能结构2的外部棱角相对 应，即分别对应设置在内层薄壁吸能结构2的棱角外侧。
[0038] 角结构胞元11的结构如图2所示，包括：
[0039] 包括：对称布置且相接形成夹角的两块钢板111、第三连接肋板112和第四连接肋 板 114。
[0040] 两块钢板111分别与内层薄壁吸能结构2的相对应棱角的两侧边钢板平行，所述 夹角与内层薄壁吸能结构的相对应棱角的度数相同；两块钢板111之间的夹角的度数为： α= 180° -360° /n，其中的η为内层薄壁吸能结构2的棱边的数量；第三连接肋板112 的一端分别连接在两块钢板111另一端，第三连接肋板112的另一端连接在内层薄壁吸能 结构2的中空的大六棱柱的外侧边；第四连接肋板114的一端连接在两块钢板111的夹角 处，另一端连接在内层薄壁吸能结构2的中空的大六棱柱的棱角外侧。
[0041] 角结构胞元11连接在内层薄壁吸能结构2的外侧棱角处，它不仅能够增加此多胞 薄壁吸能结构的能量吸收，更重要的是相比于传统的薄壁吸能结构，它能有效解决斜碰过 程中吸能结构折弯变形的问题，有利于提高汽车各种角度碰撞过程中的吸能稳定性。
[0042] 上述本发明的结构外形与想"雪花"相似，因此也称本发明的多胞薄壁吸能结构为 "雪花型"多胞吸能结构。