復(fù)合材料薄壁管件的吸能特性與數(shù)值模擬.pdf

1、薄壁管件結(jié)構(gòu)是汽車，船舶和航天飛機(jī)等交通工具的防撞結(jié)構(gòu)的主要組成元件，目前的防撞結(jié)構(gòu)主要是鋁合金薄壁管件結(jié)構(gòu)，但是越來越多的學(xué)者開始把玻璃纖維復(fù)合材料和泡沫鋁等新型材料引入到薄壁管件結(jié)構(gòu)中以進(jìn)一步提高薄壁結(jié)構(gòu)的防撞性能。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對纖維增強(qiáng)薄壁圓錐管/方形管件和泡沫鋁填充纖維增強(qiáng)薄壁圓錐管/方形管件的吸能特性進(jìn)行了研究；復(fù)合材料薄壁管件結(jié)構(gòu)吸能特性的研究采用解析模型與有限元模擬結(jié)合的方法。
　　首先，我們建立了纖維增

2、強(qiáng)薄壁圓錐/方形管件軸向壓潰的解析模型和泡沫鋁填充纖維增強(qiáng)薄壁圓錐/方形管件軸向壓潰的解析模型，并根據(jù)現(xiàn)有的復(fù)合材料薄壁管件壓潰的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對解析解的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。以往學(xué)者的研究表明薄壁管件壓潰的解析模型在研究薄壁管件吸能特性時(shí)具有非常重要的作用，它可以幫助我們定性地分析復(fù)合材料薄壁管件結(jié)構(gòu)的吸能特性，節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本和時(shí)間。
　　其次，本文建立了纖維增強(qiáng)薄壁圓錐/方形管件軸向壓潰的有限元模型和泡沫鋁填充纖維增強(qiáng)薄壁圓錐/方形管件軸向

3、壓潰的有限元模型，并根據(jù)現(xiàn)有的復(fù)合材料薄壁管件壓潰的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對有限元模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。有限元仿真主要用來彌補(bǔ)目前所缺少的復(fù)合材料薄壁管件壓潰的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步驗(yàn)證解析模型的準(zhǔn)確性；同時(shí)，有限元仿真也有助于我們深入研究復(fù)合材料薄壁管件的吸能特性，如高速?zèng)_擊時(shí)，材料應(yīng)變率的變化以及應(yīng)變率效應(yīng)對薄壁結(jié)構(gòu)吸能緩沖能力的影響。
　　最后，本文采用解析模型和有限元仿真模擬分析了纖維鋪設(shè)角度、纖維層厚度、泡沫鋁密度、圓錐管底角和加載速度等