对于蜘蛛网、仙人掌及可折叠仿生汽车吸能箱冲击力学性能研究的相关题，以及轿车放置机器想必很多人都想知道，下来听小编解说。
帖子|顾冠贤
编辑|顾冠贤
前言
为了突出汽车吸能盒的保护作用，提出了一种可折叠仿生EA盒的设计。即在原有的EA盒子中插入新的仿生结构，提高盒子的EA效果。
碰撞耐久性是车辆结构轻量化设计过程中最重要的变量，但忽略子结构间相互作用而采用单一子结构方法进行碰撞耐久性研究存在局限性，而且车身侧面结构的轻量化设计也存在局限性。研究依据。
改进曲率仿生结构设计的蜘蛛丝
基于蜘蛛丝，设计了改进的曲率仿生结构（蜂窝结构、弧形蜂窝结构、负泊松结构和弧形负泊松结构）。
将新型仿生汽车吸能盒与汽车吸能盒相结合，通过实验和模拟进一步验证了仿生结构优异的力学性能，得出AHS和APS的EA分别为1172和1058HS的。事实证明确实如此。还有附注。
HSEA箱体结构、AHS吸能箱体结构、PS吸能箱体结构、APS吸能箱体结构、APS吸能箱体结构分别比传统EA箱体结构高1122、102、7114、2117。生物结构的优异特性可以为工程应用的结构设计目标提供思路，并大大简化优化设计过程。
随着汽车吸能盒的发展，研究人员设计了多种针对各个工程领域优化的新型汽车EA盒结构，而在现有的所有汽车吸能盒设计中，保护吸能性能是最重要的。设计方面，仿生汽车EA盒的设计逐渐成为研究热点。
模仿仙人掌的特征
在以往的研究中，研究人员在设计汽车EA箱时重点关注EA、结构承载力和结构动力响应，并利用汽车EA箱的壁厚和几何尺寸来提高车辆碰撞安全性、降低车辆油耗。设计变量结合拉丁超立方实验采样技术、近似模型和遗传算法对汽车EA箱体的强度、刚度和刚度进行了优化，并建立了代理模型。
以箱体几何参数为自变量，以能量、加速度、侵彻量、质量为因变量，利用多用途遗传算法优化箱体结构，为EA箱体的优化设计提供合理的理论依据。为EA箱的优化设计提供了合理的理论依据，工艺有针对性，吸能组件存在题。
以低速碰撞盒正面碰撞试验为例，通过数学解析解和实验，分析了各种参数对模型的影响，为探讨提高碰撞盒碰撞能力提供了有效的方法。为了进一步研究汽车，Pino等人基于边界态拓扑相与其拓扑防护边缘对应关系之间的显式相关性，讨论了具有旋转对称性和径向交错跳跃幅度的分子中的拓扑径向态。
Wang等人将仙人掌的结构引入到EA箱体设计中，模仿仙人掌的特性，设计了倾斜分布的波纹角结构，通过稳定的折叠变形，可以有效减少对车体的损坏，提高EA性能。
在本研究中，我们提出了一种仿生EA盒的设计来提高汽车EA盒的防护效果，即通过在现有EA盒中插入新的仿生结构来提高盒的EA效果。该结构基于蜘蛛网设计蜂窝结构、弧形蜂窝结构、负泊松结构和弧形负泊松结构，与汽车吸能箱相结合，形成一种新型仿生汽车吸能箱。通过实验和模拟进一步验证了这一点。仿生结构机械性能优良。
不同弧半径的弧形蜂窝电池和弧形负泊松电池能量吸收分析结果
仿生结构的优化尺寸设计
蜘蛛丝自然可以承受高速冲击而不被损坏，并且具有优异的硬度、强度和抗弯曲性，悬挂在数米高的树上的蜘蛛丝没有坠落或撞击硬物的风险。尽管存在被击中的风险，但蜘蛛网可以承受冲击力，并且可以将人类的前额包裹在这些物体上。
这意味着蜘蛛丝具有优异的抗冲击性能和EA性能，目前正在研究通过模拟各个部件来实现仿生设计，以获得蜘蛛丝各部件具有优异功能特性的仿生结构。根据蜘蛛网有序的弧形排列结构，基于最优蜂窝和负泊松盒设计了HS、AHS、PS和APS两种仿生结构，并对弯曲半径等参数进行了优化。
四种仿生结构
在本研究中，HS和PS是使用增材制造设备FS3300PA制造的，本次实验使用的材料是尼龙。
然而，在3D打印仿生结构过程中，不同的3D打印参数会影响结构的成型质量和力学性能，为了满足结构抗冲击性能的对比要求，相同的增材制造和打印参数，3D打印参数量成形速度、扫描速度、腔体温度、激光功率和粉末层厚度等信息如下图所示。
尼龙材料的弹性模量为E，E=100MPa，泊松比=039，密度D=095g/cm3，LS-DYNA中选取24种弹塑性材料作为压缩目标，以保证模拟计算的准确性.模拟计算。
BionicHS和PS具有良好的抗冲击性和EA性能，但BionicHS和PS根据其尺寸不同具有不同的EA和防护性能，而AHS和APS则通过离散变量改变。
通过在HS和PS中添加圆弧，我们可以看到，随着结构半径的增加，结构的整体EA先增大后减小，并且当半径为3mm时，HS和负泊松比结构具有最优性能。具有半径的3DHS和PS。
仿生结构分析
为了准确测量仿生结构的防护性能，理论上采用EA和特定能量吸收方法。
EA是压缩过程中吸收的总能量，如下式所示
的
其中x0是压缩距离，F是压缩力，x是压缩位移。
SEA是能量吸收的重要指标，从公式中可以看出，SEA在防护工程应用中非常重要。
其中M是仿生结构的质量。
的
电网适应性分析
在仿生结构的压缩过程中，仿真结构的网格尺寸对仿真结果有一定的影响，因此需要对网格尺寸的适应性进行分析。-使用DYNA的05、075、1和15mm
EA箱体作为薄壁金属件，在碰撞时容易发生折叠变形，因此正好符合有效吸收碰撞能量、最大限度减少碰撞力对车身纵梁造成损坏的目的。现有的EA盒没有EA保护效果，不尽人意，所以为了提高EA盒的保护效果，设计了释放EA盒的设计，即在现有的EA盒中插入新的释放结构减少盒子的EA效应。
汽车吸能盒仿生结构设计
由于车祸发生在特定的速度下，因此在生物吸能盒上以4,000mm/s的速度进行碰撞模拟。
汽车吸能盒的变形与应力
仿生EA盒在强烈冲击下发生变形，主要表现为完全变形、扭曲变形、起皱变形。皱纹变形是EA的理想形式。从变形角度来看，仿生EA盒结构在受到冲击后会发生折叠变形。EA效果好。
仿生汽车吸能盒的EA远高于传统吸能盒结构。HSEA箱体结构、AHSEA箱体结构、PSEA箱体结构、APSEA箱体结构分别比现有EA箱体结构高142、17、92、162，新型仿生结构更好。
可见，仿生汽车EA盒具有更高的机械承载能力，能够起到更好的防护作用，具有广泛的应用可能性。结构半径设计思想也可以应用于材料微设计应用，具有很高的研究价值。
因此
设计了一种基于蜘蛛丝的仿生结构，并对仿生结构的抗冲击性能和EA性能进行了测试和仿真，其中AHS和APS的EA分别为1172和1058，HS和PS、HSEA盒结构、AHSEA盒结构分别.PSEA盒结构和APSEA盒结构分别比传统EA盒结构高1122、102、714和217。生物结构的优异性能可以为工程应用中的结构设计目标提供思路，并大大简化优化设计。过程。
参考
1张欣赵200-208。
2庄文，石华，谢丹，陈茹，杨春基于耐撞性要求的车身侧面结构轻量化设计研究，上海交通大学学报，2019；24313-322。
3UmaDeviB、VamsiKrishnaC、MohanSwarupP汽车碰撞盒设计仿真工程研究与技术杂志2014；3978982
4李清芳，刘玉军，王海丹，严世英，低速冲击下汽车碰撞盒有限元分析与形状优化，2009年测量技术与机电自动化会议，2009，IEEE，第11页。791-794。
5晁朝义，向军，王华汽车保险杠吸能盒结构参数对低速碰撞吸能特性的影响西安交通大学学报，2017;51:7781.
No Comment