一种负泊松比构型臌胀式吸能结构

本发明涉及轨道车辆。

背景技术：

1、冲击碰撞是高速列车安全服役的重点关注问题，吸能结构可以耗散碰撞时的动能，广泛应用于轨道车辆的被动安全设计臌胀式吸能管是目前常见的吸能部件之一，由于其具有良好的吸能稳定性和可靠的平台载荷，目前主要应用在轨道车辆的前端吸能和车厢连挂车钩的吸能。随着高速列车向绿色、低碳、智能化的方向发展，轻量化设计成为列车各个部件系统设计中重要技术指标。现有的臌胀式吸能管为了保持既定的吸能指标，管件设计普遍采用较高的壁厚，与轻量化设计理念相悖。

技术实现思路

1、为了解决臌胀式吸能管采用较高壁厚的技术问题，本发明提供了一种负泊松比构型臌胀式吸能结构。

2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

3、一种负泊松比构型臌胀式吸能结构，负泊松比吸能管件2包括内管4和外管5，内管4位于外管5内，内管的一端插入式安装臌胀头1，臌胀头1为上宽下窄的结构，内管4与外管5之间设有第一单元胞体6、第二单元胞体7和第三单元胞体8，在内管4和外管5的径向方向上，第一单元胞体6的一侧与内管4连接，第一单元胞体6的另一侧与第二单元胞体7的一侧连接，第二胞体的另一侧与第三单元胞体8的一侧连接，第三单元胞体8的另一侧与外管5连接，在内管4与外管5的轴向方向上，相邻的第一单元胞体6依次连接，相邻的第二单元胞体7依次连接，相邻的第三单元胞体8依次连接。

4、在所述内管4和外管5的圆周方向上，相邻的第一单元胞体6通过第一支撑肋板9连接，相邻的第二单元胞体7通过第二支撑肋板10连接，相邻的第三单元胞体8通过第三支撑肋板11连接。

5、在所述内管4和外管5同一层上，第一单元胞体6、第二单元胞体7和第三单元胞体8的数量均为20个。

6、所述第一单元胞体6、第二单元胞体7和第三单元胞体8的横截面为内凹六边形。

7、所述第一单元胞体6、第二单元胞体7和第三单元胞体8的横截面的内凹六边形的高度相等。

8、所述第一单元胞体6、第二单元胞体7和第三单元胞体8内填充多孔材料。

9、所述内管4和外管5为圆形或者方形。

10、所述负泊松比吸能管件2的底部安装支撑板3。

11、所述臌胀头1的直径d1取值范围为：

12、d2<d1<d3

13、式中：d2为内管4直径、d2为外管5直径。

14、所述多孔材料为泡沫。

15、本发明与现有技术相比存在的优点：

16、负泊松比吸能管件包括内管和外管，内管位于外管内，内管的一端插入式安装臌胀头，臌胀头为上宽下窄的结构，内管与外管之间设有第一单元胞体、第二单元胞体和第三单元胞体；当承受碰撞冲击载荷时，臌胀头向内管内移动，使得负泊松比吸能管件出现环向拉伸产生的塑性变形吸收碰撞能量并发生臌胀，由于特殊的拉胀特性，负泊松比材料在受到环向拉伸载荷时会向径向发生臌胀，而不是收缩，增加了内管壁面和臌胀头表面的法向压力，这会增加其摩擦力，这进一步增加了负泊松比吸能管件的吸能阻力，使得在使用较少材料的情况下实现吸能强化。

技术特征：

1.一种负泊松比构型臌胀式吸能结构，其特征在于，负泊松比吸能管件(2)包括内管(4)和外管(5)，内管(4)位于外管(5)内，内管的一端插入式安装臌胀头(1)，臌胀头(1)为上宽下窄的结构，内管(4)与外管(5)之间设有第一单元胞体(6)、第二单元胞体(7)和第三单元胞体(8)，在内管(4)和外管(5)的径向方向上，第一单元胞体(6)的一侧与内管(4)连接，第一单元胞体(6)的另一侧与第二单元胞体(7)的一侧连接，第二胞体的另一侧与第三单元胞体(8)的一侧连接，第三单元胞体(8)的另一侧与外管(5)连接，在内管(4)与外管(5)的轴向方向上，相邻的第一单元胞体(6)依次连接，相邻的第二单元胞体(7)依次连接，相邻的第三单元胞体(8)依次连接。

2.根据权利要求1所述的一种负泊松比构型臌胀式吸能结构，其特征在于，在所述内管(4)和外管(5)的圆周方向上，相邻的第一单元胞体(6)通过第一支撑肋板(9)连接，相邻的第二单元胞体(7)通过第二支撑肋板(10)连接，相邻的第三单元胞体(8)通过第三支撑肋板(11)连接。

3.根据权利要求2所述的一种负泊松比构型臌胀式吸能结构，其特征在于，在所述内管(4)和外管(5)同一层上，第一单元胞体(6)、第二单元胞体(7)和第三单元胞体(8)的数量均为20个。

4.根据权利要求1所述的一种负泊松比构型臌胀式吸能结构，其特征在于，所述第一单元胞体(6)、第二单元胞体(7)和第三单元胞体(8)的横截面为内凹六边形。

5.根据权利要求4所述的一种负泊松比构型臌胀式吸能结构，其特征在于，所述第一单元胞体(6)、第二单元胞体(7)和第三单元胞体(8)的横截面的内凹六边形高度相同。

6.根据权利要求1所述的一种负泊松比构型臌胀式吸能结构，其特征在于，所述第一单元胞体(6)、第二单元胞体(7)和第三单元胞体(8)内填充多孔材料。

7.根据权利要求1所述的一种负泊松比构型臌胀式吸能结构，其特征在于，所述内管(4)和外管(5)为圆形或者方形。

8.根据权利要求1所述的一种负泊松比构型臌胀式吸能结构，其特征在于，所述负泊松比吸能管件(2)的底部安装支撑板(3)。

9.根据权利要求1所述的一种负泊松比构型臌胀式吸能结构，其特征在于，所述臌胀头(1)的直径d1取值范围为：

10.根据权利要求6所述的一种负泊松比构型臌胀式吸能结构，其特征在于，所述多孔材料为泡沫。

技术总结本发明涉及轨道车辆技术领域，具体涉及一种负泊松比构型臌胀式吸能结构。负泊松比吸能管件包括内管和外管，内管位于外管内，内管的一端插入式安装臌胀头，臌胀头为上宽下窄的结构，内管与外管之间设有第一单元胞体、第二单元胞体和第三单元胞体；当承受碰撞冲击载荷时，臌胀头向内管内移动，使得负泊松比吸能管件出现环向拉伸产生的塑性变形吸收碰撞能量并发生臌胀，由于特殊的拉胀特性，负泊松比材料在受到环向拉伸载荷时会向径向发生臌胀，增加了内管壁面和臌胀头表面的法向压力，这会增加其摩擦力，这进一步增加了负泊松比吸能管件的吸能阻力，使得在使用较少材料的情况下实现吸能强化。技术研发人员：秦睿贤,刘喜微,王希,陈秉智,黄铭浩,牛洪喆,李奇键受保护的技术使用者：大连交通大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18