一种金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构 专利技术说明

工程元件,部件;绝热;紧固件装置的制造及其应用技术1.本发明涉及被动安全防护技术领域，特别是涉及一种金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构。背景技术：2.在能量耗散系统中吸能结构被广泛应用，如为提升列车连接部位的耐撞性采用的车钩缓冲装置中的鼓胀式吸能装置，结构耐撞性能主要取决于能量耗散系统中吸能结构的耐撞性。因此，吸能结构的耐撞性研究是被动安全保护技术主要考虑的因素。在吸能结构中金属薄壁结构应用最为广泛，金属薄壁结构有多种类型，如圆管、方管、填充蜂窝铝或泡沫铝的方管或圆管，同时其能量耗散的形式也有多种，如轴向压溃、膨胀、缩颈、翻转、撕裂等。吸能结构的变形模式决定了其大变形的力学特性及吸收冲击动能的能力，不同冲击速度、结构几何参数、应变率效应、惯性效应以及初始缺陷等因素都对结构的变形模式有明显的影响。3.如图1所示，现有的鼓胀-撕裂吸能结构产生撕裂变形后，残余结构会在金属薄壁结构外部向上发生自然卷曲变形，形成的残余卷曲结构，该变形模式会占用结构的有效变形空间且降低了结构的压溃力，从而极大地制约结构的吸能能力。技术实现要素：4.为解决以上技术问题，本发明提供一种金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构，以解决残余变形结构干涉变形空间，导致吸能量和有限变形行程不足的问题。5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：6.本发明提供一种金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构，包括外部导盖和内部胀套；所述外部导盖为无底无盖的筒状结构，所述外部导盖内部一端设置有导向面；所述内部胀套的直径较大端和直径较小端之间设置有过渡面，所述内部账套的直径较小端用于与金属圆管的一端相连接；所述内部胀套设置于所述外部导盖内，所述内部胀套的直径较小端从所述外部导盖设置有导向面的一端伸出至所述外部导盖的外部，且所述内部胀套的外壁与所述外部导盖的内壁之间具有间隔空间。7.可选的，还包括连接板，所述连接板上设置有用于对所述外部导盖限位的外限位槽和用于对所述内部胀套限位的内限位槽。8.可选的，所述内部胀套为空心结构。9.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：10.1.本发明中的金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构，利用外部导盖结构可以实现卷曲结构方向由上转变为向下延伸弯曲，从而确保上部变形空间行程不受干涉，有效行程可以达到100％。11.2.金属圆管撕裂后的弯曲变形模式，能够显著提高结构的压溃力，从而增加结构的冲击能量吸收能力。12.3.内部胀套和外部导盖表面均做圆弧过渡处理，确保变形后材料能够平稳延伸及弯曲。附图说明13.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。14.图1为现有的鼓胀-撕裂吸能结构产生撕裂变形后的结构示意图；15.图2为本发明金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构的结构示意图；16.图3为本发明金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构金属管膨胀-撕裂后的结构示意图；17.图4为本发明金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构中外部导盖的剖视结构示意图；18.图5为本发明金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构中内部胀套的结构示意图。19.附图标记说明：1、金属圆管；2、内部胀套；3、外部导盖。具体实施方式20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。21.如图2至5所示，本实施例提供一种金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构，包括外部导盖3和内部胀套2；外部导盖3为无底无盖的筒状结构，外部导盖3内部一端设置有导向面；内部胀套2的直径较大端和直径较小端之间设置有过渡面，内部账套的直径较小端用于与金属圆管1的一端相连接；内部胀套2设置于外部导盖3内，内部胀套2的直径较小端从外部导盖3设置有导向面的一端伸出至外部导盖3的外部，且内部胀套2的外壁与外部导盖3的内壁之间具有间隔空间。22.于本具体实施例中，还包括连接板，连接板上设置有用于对外部导盖3限位的外限位槽和用于对内部胀套2限位的内限位槽。通过连接板使外部导盖3和内部胀套2保持同轴设置，并避免金属圆管1撕裂过程中，外部导盖3和内部胀套2之间发生相对位置导致金属圆管1的变形部分偏移，影响吸能效果。23.本实施例中，内部胀套2为空心结构。在降低吸能结构整体重量的同时，提高内部胀套2的散热能力，使金属圆管1和内部胀套2保持足够的结构强度。24.金属圆管1在内部胀套2的作用下，首先产生径向扩张塑性变形，随后在胀套末端发生撕裂卷曲变形。25.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。26.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。技术特征：1.一种金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构，其特征在于，包括外部导盖和内部胀套；所述外部导盖为无底无盖的筒状结构，所述外部导盖内部一端设置有导向面；所述内部胀套的直径较大端和直径较小端之间设置有过渡面，所述内部账套的直径较小端用于与金属圆管的一端相连接；所述内部胀套设置于所述外部导盖内，所述内部胀套的直径较小端从所述外部导盖设置有导向面的一端伸出至所述外部导盖的外部，且所述内部胀套的外壁与所述外部导盖的内壁之间具有间隔空间。2.根据权利要求1所述的金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构，其特征在于，还包括连接板，所述连接板上设置有用于对所述外部导盖限位的外限位槽和用于对所述内部胀套限位的内限位槽。3.根据权利要求1所述的金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构，其特征在于，所述内部胀套为空心结构。技术总结本发明公开一种金属圆管的撕裂弯曲式吸能结构，涉及被动安全防护技术领域，包括外部导盖和内部胀套；外部导盖为筒状结构，外部导盖内部一端设置有导向面；内部胀套的直径较大端和直径较小端之间设置有过渡面，内部账套的直径较小端用于与金属圆管的一端相连接；内部胀套设置于外部导盖内，内部胀套的直径较小端从外部导盖设置有导向面的一端伸出至外部导盖的外部，且内部胀套的外壁与外部导盖的内壁之间具有间隔。利用外部导盖结构实现卷曲结构方向由上转变为向下延伸弯曲，从而确保上部变形空间行程不受干涉，有效行程可达到100％，同时也能大幅提高结构的吸能能力。内部胀套和外部导盖表面均做圆弧过渡处理，确保变形后材料能够平稳延伸及弯曲。能够平稳延伸及弯曲。能够平稳延伸及弯曲。技术研发人员：ꢀ(74)专利代理机构受保护的技术使用者：中南大学技术研发日：2022.07.25技术公布日：2022/11/22









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