功能梯度下肢保护装置设计与优化
Engineering Mechanics（2023）
Abstract
针对车辆底部爆炸冲击环境下的乘员安全问题,该文结合试验研究与有限元仿真,研究了乘员下肢在爆炸冲击环境下的运动及受损情况;设计了一种蜂窝铝防雷脚垫作为乘员下肢保护装置,研究了脚垫在爆炸冲击环境下的防护性能;研究了不同梯度结构对车内乘员下肢响应的影响;对蜂窝铝防雷脚垫进行多目标优化设计,得到厚度梯度型蜂窝铝防雷脚垫.结果表明:该文设计的蜂窝铝防雷脚垫可以通过吸收能量、降低冲击强度有效降低乘员下胫骨力,减小乘员下肢损伤;梯度结构相比于均质结构有更好的吸能特性;不同梯度结构对乘员下肢的防护效果不同,厚度梯度对乘员下肢响应的影响最大;与优化之前相比,优化后的乘员下肢保护装置能够使乘员左下胫骨力降低26.35%,右下胫骨力降低24.69%,脚垫总质量降低56.59%.
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Key words
explosion shock,crew lower limbs,functional gradient,lower limbs protection system,structure optimization design
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