Investigation on crashworthiness and mechanism of a bionic antler-like gradient thin-walled structure

耐撞性 机制(生物学) 材料科学 鹿角 结构工程 有限元法 机械工程 工程类 物理 生物 量子力学 生态学
作者
Zhiquan Wei,Xu Zhang,Yang Zheng
出处
期刊:Bioinspiration & Biomimetics [IOP Publishing]
卷期号:18 (2): 026001-026001 被引量:13
标识
DOI:10.1088/1748-3190/acad52
摘要

Abstract Inspired by an impact-resistant antler, a novel size-gradient thin-walled structure is designed as an energy absorber. Its crashworthiness and mechanism are investigated by finite element simulation. The results show that the bionic-antler gradient structure has excellent crashworthiness performance with the specific energy absorption (SEA) of 2.17 and 1.29 times that of cylinder and fractal spider web, respectively, and the crushing force efficiency as high as 91.54%. Furthermore, when its SEA is the same as that of the fractal spider web, the peak crushing force can be reduced by 35%. The bionic-antler gradient structure produces many folds due to small folding wavelength, which expands the scope of energy storage area and improves the value of energy storage. Increasing properly the cell size-gradient or decreasing the average cell size can further enhance the crashworthiness performance of the bionic-antler gradient structure.
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