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软质无缝附气囊汽车仪表板弱化工艺及破坏研究
| 论文题名： | 软质无缝附气囊汽车仪表板弱化工艺及破坏研究 |
| 关键词： | 汽车仪表板;安全气囊;弱化工艺;破坏机理;仿真模型 |
| 摘要： | 为有效减少汽车碰撞事故中的人员伤亡,越来越多的中高档轿车上装有副驾驶安全气囊。软质无缝附气囊汽车仪表板由于其更安全、美观、舒适,使用越来越广泛。为了使安全气囊顺利展开保护乘客并避免在气囊展开过程中仪表板碎片对乘客造成伤害,需要优化仪表板的弱化路径、制定合理的弱化参数。为准确探究软质无缝附气囊汽车仪表板在气囊展开时的破坏情况,需要获得准确材料模型,这就要求深入理解其塑性机理、破坏机理、流变曲线等;需要掌握破坏工艺对试件破坏性能的影响;最后获取仪弱化处理仪表板实际破坏规律。 本文通过材料力学实验获取材料的力学参数及流变曲线。实验结果显示,仪表板常用材料PP其塑性机理为银纹化屈服,其破坏特性为银纹化塑性破坏,流变曲线表现出明显的粘弹性及粘塑性。为准确描述材料本构行为,本文采用带损伤粘塑性材料模型描述PP塑料的复杂本构行为并开发了相应的材料子函数。调用上述材料子函数模拟标准试件拉伸试验模拟结果与试验结果相吻合,说明本文采用的材料模型能够描述材料的粘塑性与破坏行为。 为研究弱化工艺对试件破坏的影响,从断裂力学角度研究了打孔弱化对试件应力分布的影响,同时也对打孔弱化试件做了有限元分析。对比断裂力学解析解及有限元数值解显示,有限分析能反映弱化孔对试件应力分布的影响,可以采用有限元研究弱化工艺对试件破坏的影响。通过实验和模拟研究了不同孔径及不同打孔数量及V型槽弱化试样的破坏特性。实验及模拟结果显示弱化处理对试件断裂延伸率影响很大,断裂强度下降比例为打孔断面上孔穴总面积与总断面面积之比,强度下降比与面积减小比误差在5％之内。产生上述现象的原因是,弱化微结构存在使得附近区域应力集中提前产生塑性破坏,而由于材料断裂延伸率很大,导致最终破坏是塑性区域扩展到整个断面。 为探究弱化处理仪表板的破坏规律,本文对打孔弱化及V型槽弱化处理后的仪表板简化模型进行了破坏试验及模拟研究。结果表明:打孔弱化由于弱化不足导致仪表简化模型从约束附近破坏,随后迅速整块撕裂;V型槽弱化试件从仪表板中央弱化线处破坏,并迅速呈开门状撕裂,符合仪表板设计要求;计算机模拟结果和实验结果很好的吻合,本文采用的有限元方法可以作为实际仪表板设计的手段之一。 |
| 作者： | 胡肖 |
| 专业： | 材料加工工程 |
| 导师： | 张宜生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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