金屬管徑向沖擊數(shù)值模擬與吸能特性研究.pdf

1、隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車與防護(hù)欄碰撞事故也在逐年增加，金屬管以其優(yōu)越的吸能性越來越廣泛的運(yùn)用于道路，橋梁防護(hù)欄等安全防護(hù)設(shè)施中，汽車與防護(hù)欄的碰撞實(shí)際是汽車與護(hù)欄上金屬管的碰撞，因此研究金屬管在徑向沖擊下的變形和吸能模式，對(duì)優(yōu)化防護(hù)欄的結(jié)構(gòu)，提高防護(hù)欄的安全性能，減小乘員在事故中的損傷有著重要意義。
　　 本文根據(jù)非線性碰撞中出現(xiàn)的大變形、大位移等特點(diǎn)，利用ANSYS/LS-DYNA軟件建立了碰撞的有限元模型，對(duì)影響模擬精度的摩

2、擦系數(shù)、時(shí)間步長(zhǎng)與沙漏控制進(jìn)行了定義，并采用適當(dāng)?shù)募虞d和邊界約束條件對(duì)金屬管在徑向沖擊下的變形進(jìn)行了模擬。主要分析了不同參數(shù)的金屬管在受到徑向沖擊作用下的變形狀況和吸能模式，得到了不同圓管參數(shù)(徑厚比D/t、長(zhǎng)徑比L/D、受沖擊位置)對(duì)其吸能性和沖擊反力的影響；研究了幾何等效方管受徑向沖擊時(shí)的能量吸收特點(diǎn)，比較了幾何等效金屬圓管與方管吸能特性。
　　 通過研究圓管徑厚比D/t，長(zhǎng)徑比L/D以及受沖擊位置等對(duì)其能量的吸收和沖擊反力

3、的影響，得到了圓管的徑厚比越大，長(zhǎng)徑比越小，沖擊位置越靠近管兩端，產(chǎn)生沖擊反力越大，圓管變形越劇烈，吸收能量越快。在安全結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量予以控制，降低其危害。
　　 通過對(duì)比研究幾何等效的方管和圓管的徑向沖擊特性，結(jié)果表明，在相同沖擊和約束條件下，方管的能量吸收性能要優(yōu)于圓管，主要表現(xiàn)為方管能在更短時(shí)間內(nèi)將沖擊物體的動(dòng)能減小為零，并且其沖擊反力的峰值也較圓管低。因此，方管在受到徑向沖擊時(shí)具有更好的吸能特性，更能保障發(fā)生碰撞