设计优化精细的仿折纸管状结构以增强能量吸收

仿折纸的薄壁结构因其可预测的塌陷机制和结构效率，越来越多地应用于能量吸收系统，特别是在汽车和航空航天工程中。然而，随着结构的细长比增加，屈曲风险和对缺陷的敏感性也随之上升，可能会削弱性能。本研究探讨了细长比和初始几何缺陷对两种管状折纸配置的能量吸收和屈曲抵抗力的影响。第一种结构是基于可展开双波纹（DDC）表面的最小对称晶体形态的圆柱形LS-DDC管，而第二种是带有菱形角的方形波纹管（SB-WDC），用于对比。使用节点坐标推导出等效的惯性矩，以定义细长比范围。通过降低刚度法（RSM）和简化超折叠元件理论（SSFE）理论上评估缺陷敏感性。进行准静态轴向压碎仿真以验证数值模型并评估能量吸收性能。结果表明，LS-DDC结构的能量吸收和特定能量吸收显著优于SB-WDC结构。有限元分析进一步显示，LS-DDC结构对初始几何缺陷的敏感性通常更低，平均击倒因子更高。这些发现为平衡能量吸收能力与缺陷敏感性提供了关于最佳细长比范围的见解，从而提升了仿折纸能量吸收器的机械性能和结构可靠性.