一種多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽車領(lǐng)域，尤其是涉及一種多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)。汽車的前縱梁和吸能 盒設(shè)計中的
【背景技術(shù)】
[0002] 汽車前艙吸能結(jié)構(gòu)的設(shè)計對汽車碰撞安全意義重大。汽車正面碰撞過程中，前縱 梁和吸能盒吸收的碰撞能量占了整車碰撞能量的一半以上，而且這兩種吸能結(jié)構(gòu)的變形模 式和吸能特性對于碰撞過程中碰撞力的傳遞路徑和加速度響應(yīng)具有決定性的影響，因此， 在汽車碰撞安全和車身輕量化不斷受到重視的趨勢下，此類吸能結(jié)構(gòu)的設(shè)計已經(jīng)成為了各 大汽車生產(chǎn)廠商及研究院的重點(diǎn)攻關(guān)技術(shù)。
[0003] 在傳統(tǒng)的單胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)設(shè)計中，單胞的方形吸能結(jié)構(gòu)、圓形吸能結(jié)構(gòu)、帽形吸 能結(jié)構(gòu)或者多邊形吸能結(jié)構(gòu)都被各大汽車生產(chǎn)廠商廣泛采用，但是傳統(tǒng)的吸能結(jié)構(gòu)無法滿 意地協(xié)調(diào)在碰撞安全設(shè)計過程中吸能結(jié)構(gòu)高比吸能SEA、高壓潰力效率CFE和良好的變形 模式三者之間的矛盾。
[0004] 另外，針對純電動車，由于純電動車碰撞吸能空間較小和輕量化設(shè)計要求等限制， 目前汽車生產(chǎn)廠商普遍采用的單胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)難以滿足此電動車設(shè)計要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對汽車上目前存在的主流的前艙吸能結(jié)構(gòu)存在的問題，提供一 種多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)，其具有高比吸能SEA、高壓潰力效率CFE以及良好的變形模式的優(yōu) 點(diǎn)。
[0006] 本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] 本發(fā)明提供一種多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)，其包括：
[0008] 外層薄壁吸能結(jié)構(gòu)和內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)；
[0009] 所述內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)包括中空的小正棱柱、套接在其外部的中空的大正棱柱、 第一連接肋板和第二連接肋板；其中中空的小正棱柱與套接在其外部的中空的大正棱柱的 中心線重合；第一連接肋板連接在小正棱柱以及大正棱柱的對應(yīng)邊的中間位置；第二連接 肋板連接在小正棱柱以及大正棱柱的對應(yīng)角之間；
[0010] 所述外層薄壁吸能結(jié)構(gòu)包括多個角結(jié)構(gòu)胞元，所述角結(jié)構(gòu)胞元包括：對稱布置且 相接形成夾角的兩塊鋼板、第三連接肋板和第四連接肋板；兩塊鋼板分別與內(nèi)層薄壁吸能 結(jié)構(gòu)的相對應(yīng)棱角的兩棱邊平行，所述夾角與內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)的相對應(yīng)棱角的度數(shù)相 同；所述第三連接肋板的一端分別連接在兩塊鋼板另一端，第三連接肋板的另一端連接在 內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)的中空的大正棱柱的外側(cè)邊；第四連接肋板的一端連接在兩塊鋼板的夾 角處，另一端連接在內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)的中空的大正棱柱的棱角外側(cè)。
[0011] 更進(jìn)一步地，所述兩塊鋼板之間的夾角的度數(shù)為：α = 180° -360° /n，其中的η 為內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)的棱邊的數(shù)量。
[0012] 更進(jìn)一步地，所述小正棱柱和大正棱柱均為七棱柱、六棱柱、五棱柱、四棱柱或者 三棱柱。
[0013] 更進(jìn)一步地，所述多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)由鋁合金材料一次擠壓成型而成。
[0014] 本發(fā)明提供一種多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，其應(yīng)用于電動汽車的前縱梁中， 其包括：
[0015] 核心層、復(fù)合材料縱梁以及多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)；
[0016] 所述核心層位于前縱梁應(yīng)用結(jié)構(gòu)的最內(nèi)層，所述復(fù)合材料縱梁位于前縱梁應(yīng)用結(jié) 構(gòu)的最外層，所述多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)位于所述核心層和所述復(fù)合材料縱梁之間。
[0017] 由上述本發(fā)明的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有如下技術(shù)效果：
[0018] 1)本發(fā)明多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)能夠很好地協(xié)調(diào)碰撞安全設(shè)計過程中吸能結(jié)構(gòu)高比 吸能SEA、高壓潰力效率CFE和良好的變形模式三者之間的矛盾，整體結(jié)構(gòu)具備良好的碰撞 安全性能；
[0019] 2)本發(fā)明多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)采用鋁合金輕質(zhì)材料，使得前艙吸能結(jié)構(gòu)質(zhì)量相比傳 統(tǒng)普通高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量大大降低，有利于實(shí)現(xiàn)車身輕量化和有效降低油耗。
[0020] 3)本發(fā)明多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)形狀規(guī)則，其結(jié)構(gòu)能通過一次擠壓成型，便于加工，制 造成本低。
【附圖說明】
[0021] 圖la為本發(fā)明的多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)的三維結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖lb為圖la中的A大樣示意圖；
[0023] 圖2為角結(jié)構(gòu)胞元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖3為電動汽車外形及多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)在該電動汽車中的位置圖；
[0025] 圖4為圖2中的多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)的幾何尺寸示意圖；
[0026] 圖5a-圖5d分別為方形吸能盒、六邊形吸能盒、圓形吸能盒和本發(fā)明的多胞薄壁 吸能結(jié)構(gòu)在恒定速度壓潰中的壓潰變形示意圖；
[0027] 圖6為不同截面形狀吸能盒恒定速度壓潰中的壓潰力-壓縮距離曲線圖；
[0028] 圖7為不同截面形狀吸能盒恒定速度壓潰中的能量-壓縮距離曲線圖。
[0029] 附圖中：
[0030] 外層薄壁吸能結(jié)構(gòu)1、內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)2 ;中空的小六棱柱21、套接在其外部的 中空的大六棱柱22、第一連接肋板23和第二連接肋板24 ;多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)2-1 ;角結(jié)構(gòu) 胞元11 ;鋼板111、第三連接肋板112和第四連接肋板114。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0032] 本發(fā)明提供一種多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)，其采用鋁合金材料，由一次擠壓成型而成。其 結(jié)構(gòu)如圖la和圖lb所示，包括：
[0033] 外層薄壁吸能結(jié)構(gòu)1和內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)2。
[0034] 內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)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、第一連接肋板23和第二連接肋板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的中心線重合；第一 連接肋板23連接在中空的小六棱柱以及中空的大六棱柱的對應(yīng)邊的中間位置；第二連接 肋板24連接在中空的小六棱柱以及中空的大六棱柱的對應(yīng)角之間。
[0036] 上述肋板布置形式不僅有利于提高此多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)的能量吸收，還有利于此 多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)發(fā)生穩(wěn)定的有規(guī)律的變形模式。
[0037] 外層薄壁吸能結(jié)構(gòu)1布置在內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)2的外部。外層薄壁吸能結(jié)構(gòu)包括 多個角結(jié)構(gòu)胞元11，每個角結(jié)構(gòu)胞元11的布置位置與內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)2的外部棱角相對 應(yīng)，即分別對應(yīng)設(shè)置在內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)2的棱角外側(cè)。
[0038] 角結(jié)構(gòu)胞元11的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括：
[0039] 包括：對稱布置且相接形成夾角的兩塊鋼板111、第三連接肋板112和第四連接肋 板 114。
[0040] 兩塊鋼板111分別與內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)2的相對應(yīng)棱角的兩側(cè)邊鋼板平行，所述 夾角與內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)的相對應(yīng)棱角的度數(shù)相同；兩塊鋼板111之間的夾角的度數(shù)為： α= 180° -360° /n，其中的η為內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)2的棱邊的數(shù)量；第三連接肋板112 的一端分別連接在兩塊鋼板111另一端，第三連接肋板112的另一端連接在內(nèi)層薄壁吸能 結(jié)構(gòu)2的中空的大六棱柱的外側(cè)邊；第四連接肋板114的一端連接在兩塊鋼板111的夾角 處，另一端連接在內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)2的中空的大六棱柱的棱角外側(cè)。
[0041] 角結(jié)構(gòu)胞元11連接在內(nèi)層薄壁吸能結(jié)構(gòu)2的外側(cè)棱角處，它不僅能夠增加此多胞 薄壁吸能結(jié)構(gòu)的能量吸收，更重要的是相比于傳統(tǒng)的薄壁吸能結(jié)構(gòu)，它能有效解決斜碰過 程中吸能結(jié)構(gòu)折彎變形的問題，有利于提高汽車各種角度碰撞過程中的吸能穩(wěn)定性。
[0042] 上述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)外形與想"雪花"相似，因此也稱本發(fā)明的多胞薄壁吸能結(jié)構(gòu)為 "雪花型"多胞吸能結(jié)構(gòu)。