接觸模型和誘導槽對泡沫鋁填充管吸能性影響分析和優(yōu)化.pdf

1、在汽車低速碰撞中，泡沫鋁填充薄壁金屬管被認為是具有良好的吸能性能的結構，專家學者對泡沫鋁、薄壁金屬管及二者的復合結構進行了多方面的研究，并取得了一定的進展?；趯＜覍W者對泡沫鋁填充薄壁金屬管吸能結構設計所做的研究成果，本論文提出一種具有理想接觸強度和潰縮誘導槽結構的泡沫鋁填充薄壁金屬管，并對其吸能性進行了分析和優(yōu)化。
　　泡沫鋁內(nèi)核與薄壁金屬管之間接觸強度參數(shù)的定義直接影響到兩者之間的相互作用，本文從尋找泡沫鋁內(nèi)核與薄壁金屬管之間

2、最優(yōu)的接觸參數(shù)出發(fā)，得出最優(yōu)接觸模型。在此基礎上，研究誘導槽對泡沫鋁填充薄壁金屬管吸能性能的影響。通過綜合分析接觸強度和誘導槽對泡沫鋁填充薄壁金屬管吸能性的影響，得到具有最優(yōu)吸能性的泡沫鋁填充薄壁金屬管結構。具體研究從以下三個方面展開：
　　首先，在試驗的基礎上，本文利用HYPERMESH軟件將密度梯度泡沫鋁填充薄壁金屬管的CATIA模型進行材料和屬性等選項卡定義，建立有限元模型并檢查網(wǎng)格質(zhì)量和大小，根據(jù)試驗的加載方式，為有限元模

3、型施加約束和載荷。利用LS-DYNA求解器對有限元模型的K文件進行計算。將結果文件的變形潰縮模式、碰撞力曲線與試驗結果進行對比，結果表明，在誤差允許的范圍內(nèi)，仿真結果和實驗結果具有一定的吻合度，從而驗證了有限元模型的可靠性，有限元模型可以代替試驗中試樣進行吸能性分析和優(yōu)化。
　　其次，本文研究了泡沫鋁內(nèi)核與薄壁鋁合金管的接觸強度對吸能性能指標的影響。其中有限元接觸模型采用固連斷開的接觸算法來模擬泡沫鋁內(nèi)核與薄壁金屬管的不同的粘結強

4、度大小，并分析得出了接觸強度對其碰撞吸能性具有一定影響的結論。對有限元接觸模型參數(shù)進行全因素水平試驗，利用MATLAB繪制樣本點的三次多項式響應面，利用多目標粒子群算法優(yōu)化獲得具有最優(yōu)吸能性能的接觸強度參數(shù)值。
　　最后，在理想接觸強度優(yōu)化結果的基礎上，本文提出在泡沫鋁填充金屬管的中上部位設計兩條誘導槽，建立不同誘導槽和接觸強度的泡沫鋁填充管有限元模型:(1)具有誘導槽和最優(yōu)接觸模型;(2)無誘導槽和最優(yōu)接觸模型;(3)無誘導槽和