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接触模型和诱导槽对泡沫铝填充管吸能性影响分析和优化
| 论文题名： | 接触模型和诱导槽对泡沫铝填充管吸能性影响分析和优化 |
| 关键词： | 汽车碰撞试验;泡沫铝填充金属管;结构优化;吸能性能;诱导槽;接触强度 |
| 摘要： | 在汽车低速碰撞中，泡沫铝填充薄壁金属管被认为是具有良好的吸能性能的结构，专家学者对泡沫铝、薄壁金属管及二者的复合结构进行了多方面的研究，并取得了一定的进展。基于专家学者对泡沫铝填充薄壁金属管吸能结构设计所做的研究成果，本论文提出一种具有理想接触强度和溃缩诱导槽结构的泡沫铝填充薄壁金属管，并对其吸能性进行了分析和优化。 泡沫铝内核与薄壁金属管之间接触强度参数的定义直接影响到两者之间的相互作用，本文从寻找泡沫铝内核与薄壁金属管之间最优的接触参数出发，得出最优接触模型。在此基础上，研究诱导槽对泡沫铝填充薄壁金属管吸能性能的影响。通过综合分析接触强度和诱导槽对泡沫铝填充薄壁金属管吸能性的影响，得到具有最优吸能性的泡沫铝填充薄壁金属管结构。具体研究从以下三个方面展开： 首先，在试验的基础上，本文利用HYPERMESH软件将密度梯度泡沫铝填充薄壁金属管的CATIA模型进行材料和属性等选项卡定义，建立有限元模型并检查网格质量和大小，根据试验的加载方式，为有限元模型施加约束和载荷。利用LS-DYNA求解器对有限元模型的K文件进行计算。将结果文件的变形溃缩模式、碰撞力曲线与试验结果进行对比，结果表明，在误差允许的范围内，仿真结果和实验结果具有一定的吻合度，从而验证了有限元模型的可靠性，有限元模型可以代替试验中试样进行吸能性分析和优化。 其次，本文研究了泡沫铝内核与薄壁铝合金管的接触强度对吸能性能指标的影响。其中有限元接触模型采用固连断开的接触算法来模拟泡沫铝内核与薄壁金属管的不同的粘结强度大小，并分析得出了接触强度对其碰撞吸能性具有一定影响的结论。对有限元接触模型参数进行全因素水平试验，利用MATLAB绘制样本点的三次多项式响应面，利用多目标粒子群算法优化获得具有最优吸能性能的接触强度参数值。 最后，在理想接触强度优化结果的基础上，本文提出在泡沫铝填充金属管的中上部位设计两条诱导槽，建立不同诱导槽和接触强度的泡沫铝填充管有限元模型:(1)具有诱导槽和最优接触模型;(2)无诱导槽和最优接触模型;(3)无诱导槽和过盈接触，并对比分析其吸能性。最终得出结论:具有诱导槽结构和最优接触模型的泡沫铝填充管在吸能性方面表现相对较好，是一种理想的碰撞吸能结构。 |
| 作者： | 张玉辉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 干年妃;李冬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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