原文传递
梯度泡沫铝填充CFRP管的轴向压溃研究
| 论文题名： | 梯度泡沫铝填充CFRP管的轴向压溃研究 |
| 关键词： | 车身轻量化;CFRP管;梯度泡沫铝;失效模式;轴向压溃性能 |
| 摘要： | 为在实现车身结构轻量化设计的同时提高其碰撞安全性，本文提出梯度泡沫铝填充碳纤维增强复合材料（CFRP）管新型结构。由于梯度泡沫铝制备性能不稳定，可利用数值模拟技术模拟预测梯度泡沫铝的轴向压缩性能，并且梯度泡沫铝填充管的失效变形模式复杂，实验成本高，也不便实时观测填充管的失效机理，需利用数值模拟技术研究结构的破坏失效模式及轴向压溃性能。本文以泡沫铝填充CFRP管轴向压溃实验为基础，建立梯度泡沫铝填充CFRP管轴向压溃有限元模型，分析梯度泡沫铝填充CFRP管的破坏失效模式及其轴向压溃性能。 首先，进行泡沫铝准静态轴向压缩实验与仿真，以均质泡沫铝轴向压缩仿真模型为基础，建立梯度泡沫铝轴向压缩仿真模型，研究梯度泡沫铝的轴向压缩性能。进行三种不同密度泡沫铝的轴向压缩实验，分析密度对泡沫铝轴向压缩性能的影响，并建立均质泡沫铝轴向压缩仿真模型，验证数值模拟方法的准确性。梯度泡沫铝的密度分布类型采用等密度差分布，建立梯度泡沫铝轴向压缩仿真模型，分析梯度泡沫铝的压缩变形模式、压缩应力-应变曲线及吸能性能。 其次，进行CFRP圆管准静态轴向压溃实验与仿真，研究CFRP管的轴向压溃性能。进行CFRP圆管的准静态轴向压溃试验，分析CFRP圆管的损伤变形模式、压溃载荷-位移曲线及轴向压溃性能，选用恰当的CFRP材料模型，建立CFRP圆管轴向压溃仿真模型，验证数值模拟方法的准确性。 最后，进行泡沫铝填充CFRP管准静态轴向压溃实验与仿真，以均质泡沫铝填充CFRP管轴向压溃仿真模型为基础，建立梯度泡沫铝填充CFRP管轴向压溃仿真模型，研究梯度泡沫铝填充CFRP管的轴向压溃性能。进行泡沫铝填充CFRP管的准静态轴向压溃实验，分析填充管的损伤变形模式、压溃载荷-位移曲线、轴向压溃性能，以及泡沫铝填料与CFRP外管间的相互作用影响。建立均质泡沫铝填充CFRP管轴向压溃仿真模型，验证数值模拟方法的准确性。建立梯度泡沫铝填充CFRP管轴向压溃仿真模型，分析梯度泡沫铝填充CFRP管的损伤变形模式、压溃载荷-位移曲线及轴向压溃性能。 泡沫铝填充CFRP管中填料与薄壁管间存在相互作用，填充管的抵抗变形能力有一定程度的提高。梯度泡沫铝填充管的CFRP外管破坏模式为类“开花”状破坏，梯度泡沫铝填料变形特征则为逐层压缩变形。不同密度差分布对梯度泡沫铝轴向压缩性能影响显著，梯度泡沫铝填充管的轴向压溃载荷-位移曲线趋势与均质泡沫铝填充管不同，压溃载荷-位移曲线包括弹性段和波动增长两个阶段，比吸能和平均压溃载荷与均质泡沫铝填充管相差不大，初始峰值载荷相对更小，压溃力效率更大。可根据实际情况灵活设计填充管的梯度泡沫铝密度分布，提高结构的耐撞性。 |
| 作者： | 肖璐 |
| 专业： | 机械工程(车身工程) |
| 导师： | 庄蔚敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 吉林大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
