一种吸能结构

1.本发明涉及吸能结构领域，尤其涉及一种吸能结构。


背景技术：

2.吸能结构是受到撞击时以其压缩变形来充分吸收碰撞动能及减小最大撞击力以缓和冲击的部件。金属材料制成的薄壁吸能结构，在轴向载荷下可产生渐进塑性变形来吸收能量，具有稳定的吸能特性，然而也容易产生峰值载荷过高的问题。随着对吸能结构耐撞性和轻量化要求的逐渐提高，具有轻质高强特性的连续纤维增强复合材料(以下简称cfrp)成为薄壁吸能结构的备选材料之一。
3.现有的吸能结构吸能效果不好，无法满足实际需要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种吸能结构，旨在可以提高吸能能力。
5.为实现上述目的，本发明提供一种吸能结构，包括多个金属管和多个cfrp管，多个所述金属管和多个所述cfrp嵌套形成吸能结构。
6.其中，所述多个所述金属管和多个所述cfrp嵌套形成吸能结构的具体方式为：所述金属管和所述cfrp依次交替嵌套形成吸能结构。
7.其中，所述金属管的材料为钢或铝，cfrp管的材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中任意一种。
8.其中，所述吸能结构具有至少一个诱导孔，所述诱导孔分布在所述吸能结构表面，并贯穿所述吸能结构。
9.其中，所述诱导孔为多个时，所述诱导孔大小一致并分布在所述吸能结构上。
10.其中，所述诱导孔为多个时，所述诱导孔大小依次减小，并分布在所述吸能结构上。
11.其中，所述吸能结构还包括泡沫铝层，所述泡沫铝层设置在所述吸能结构内部。
12.其中，所述吸能结构还包括波纹片，所述波纹片设置在所述泡沫铝层内部。
13.本发明的一种吸能结构，为了实现薄壁结构轻质-承载-吸能的一体化，可以将金属与cfrp管结合，制成混合薄壁结构，本技术通过设置多层金属管和cfrp管嵌套组装的方式，嵌套方式可为均匀交替嵌套、也可为非均匀非交替嵌套，可发挥两者的优势，本技术的吸能结构端部可平齐，也可根据需要水平去除或形成倒角，从而能够在各种场景下更好地承载，同时更好地进行吸能。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
15.图1是本发明的第一实施例的一种吸能结构结构图。
16.图2是本发明的第二实施例的一种吸能结构结构图。
17.图3是本发明的第三实施例的一种吸能结构结构图。
18.图4是本发明的第四实施例的一种吸能结构结构图。
19.图5是本发明的第五实施例的一种吸能结构结构图。
具体实施方式
20.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
21.第一实施例
22.请参阅图1，图1是本发明的第一实施例的一种吸能结构结构图。本发明提供一种吸能结构，所述吸能结构包括多个金属管101和多个cfrp管102管，多个所述金属管101和多个所述cfrp管102嵌套形成吸能结构。
23.在本实施方式中，为了实现薄壁结构轻质-承载-吸能的一体化，可以将金属与cfrp管102结合，制成混合薄壁结构，本技术通过设置多层金属管101和cfrp管102管嵌套组装的方式，嵌套方式可为均匀交替嵌套、也可为非均匀非交替嵌套，可发挥两者的优势，本技术的吸能结构端部可平齐，也可根据需要水平去除或形成倒角，从而能够在各种场景下更好地承载，同时更好地进行吸能。
24.第二实施例
25.请参阅图2，图2是本发明的第二实施例的一种吸能结构结构图。本发明提供一种吸能结构，所述吸能结构包括多个金属管201和多个cfrp管202，多个所述金属管201和多个所述cfrp管202嵌套形成吸能结构。所述多个所述金属管201和多个所述cfrp管202嵌套形成吸能结构的具体方式为：所述金属管201和所述cfrp管202依次交替嵌套形成吸能结构。所述金属管201的材料为钢或铝，cfrp管202的材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中任意一种。
26.在本实施方式中，通过所述金属管201和所述cfrp管202依次交替嵌套形成吸能结构的方式，可以使得吸能结构的支撑和分布更加均匀，承载效果更好。
27.第三实施例
28.请参阅图3，图3是本发明的第三实施例的一种吸能结构结构图。本发明提供一种吸能结构，所述吸能结构包括多个金属管301和多个cfrp管302，多个所述金属管301和多个所述cfrp嵌套形成吸能结构。
29.所述吸能结构具有至少一个诱导孔303，所述诱导孔303分布在所述吸能结构表面，并贯穿所述吸能结构。所述诱导孔303为多个时，所述诱导孔303大小一致并分布在所述吸能结构上。
30.在本实施方式中，管上设置诱导孔303，诱导孔303的可设计参数包括开孔位置、开孔大小、分布方式等。
31.以铝/cfrp管302为实验对象，在铝管与复合材料管相互约束处保留外部铝管管
壁，在铝管与cfrp管302没有相互约束的地方对铝管进行去除，设定开孔处所对应的圆心角θ占整个圆管360
°
的比例为开孔率α，用公式定义为
[0032][0033]
圆形孔的圆心位于轴向对称中间间距为d，开孔离吸能柱端头距离为c，圆孔半径为r。
[0034][0035]
达到相同的平均压溃力时，各材料吸能结构重量和成本对比如图3所示，开孔混合管比单一cfrp管302节约了总成本的25.7％，同时相较于开孔铝管减轻了39.2％，表现出优势，能够满足承载/吸能一体化的设计要求。
[0036]
第四实施例
[0037]
请参阅图4，图4是本发明的第四实施例的一种吸能结构结构图。本发明提供一种吸能结构，所述吸能结构包括多个金属管401和多个cfrp管402，多个所述金属管401和多个所述cfrp嵌套形成吸能结构。
[0038]
所述吸能结构具有至少一个诱导孔403，所述诱导孔403分布在所述吸能结构表面，并贯穿所述吸能结构。所述诱导孔403为多个时，所述诱导孔403大小依次减小，并分布在所述吸能结构上。
[0039]
在本实施方式中，通过设置不同孔径的诱导孔403，可以使得远离承载端的一侧的诱导孔403更小，以提供更好的承载力，而靠近承载段的一侧诱导孔403可以开大一些以节省材料和减轻重量，使得使用更加方便。
[0040]
第五实施例
[0041]
请参阅图5，图5是本发明的第五实施例的一种吸能结构结构图。本发明提供一种吸能结构，所述吸能结构包括多个金属管501和多个cfrp管502，多个所述金属管501和多个所述cfrp嵌套形成吸能结构。
[0042]
所述吸能结构还包括泡沫铝层503，所述泡沫铝层503设置在所述吸能结构内部。所述吸能结构还包括波纹片504，所述波纹片504设置在所述泡沫铝层503内部。
[0043]
在本实施方式中，采用机械摩擦方法将圆柱状泡沫铝材料依次填入同心薄壁管中，使泡沫铝与管壁紧密接触，增大应力传递效率。所述波纹片504具体由第一复合材料薄壁结构层、三维晶格结构层及第二复合材料薄壁结构层层叠形成，梯度波纹结构，能够优化促使碰撞过载与结构整体的吸能水平。
[0044]
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。