CFRP增強(qiáng)梁的沖擊過程模擬及其抗沖擊性能研究.pdf

1、隨著汽車輕量化的發(fā)展，鋁合金材料在車體中大量應(yīng)用，為提高鋁合金框架結(jié)構(gòu)中梁的抗沖擊性能，研究人員進(jìn)行了大量的嘗試，其中CFRP增強(qiáng)鋁合金梁就是探索其抗沖擊性能的一種結(jié)構(gòu)形式。但是，目前對這種復(fù)合結(jié)構(gòu)形式在橫向沖擊載荷下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能的認(rèn)識(shí)還處于探索之中。 本研究利用有限元數(shù)值仿真技術(shù)及工程軟件，對CFRP增強(qiáng)鋁合金梁結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)問題進(jìn)行了探討，應(yīng)用彈塑性動(dòng)態(tài)仿真方法，獲得了模擬沖擊過程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

2、和模擬沖擊過程的計(jì)算結(jié)果，主要體現(xiàn)在以下方面： 1.在對沖擊動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論、沖擊動(dòng)力學(xué)問題的一般分析方法概述基礎(chǔ)上，將沖擊動(dòng)力學(xué)的基本方程和有限元分析相結(jié)合，詳細(xì)地闡述了解決沖擊問題的數(shù)值模擬法—非線性有限元法的基本原理及求解過程，提出用顯式中心差分法求解非線性有限元?jiǎng)恿W(xué)方程組，用對稱罰函數(shù)法解決接觸碰撞問題； 2.應(yīng)用大型有限元顯式動(dòng)載荷分析軟件ANSYS/LS-DYNA，建立了CFRP增強(qiáng)鋁合金梁和單純鋁合金梁的

3、有限元沖擊模型，對在橫向沖擊過程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬仿真，分別獲得了CFRP增強(qiáng)鋁合金梁和單純鋁合金梁在沖擊過程中的應(yīng)力分布、應(yīng)變及變形分布、吸收沖擊功能力等特性進(jìn)行了對比分析。分析結(jié)果表明采用CFRP增強(qiáng)鋁合金梁，能夠有效地提沖擊功吸收能力，減少?zèng)_擊變形，模擬結(jié)果與有關(guān)文獻(xiàn)[18]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本吻合； 3.利用APDL程序命令，通過修改鋁合金梁壁厚參數(shù)的方法，對不同壁厚參數(shù)的CFRP增強(qiáng)鋁合金梁和單純鋁合金梁的抗沖擊性進(jìn)行了分析比較