發(fā)布時(shí)間：2020-07-04 01:46

【摘要】：剪切增稠液體(STF)是一種新型功能材料,具有響應(yīng)速度快,可逆性好,耗能效率高等優(yōu)點(diǎn)。本文將一類(lèi)STF液體填充于汽車(chē)防撞梁的吸能盒中,對(duì)其抗沖擊性能進(jìn)行了系統(tǒng)性的仿真與試驗(yàn)研究,以期提高汽車(chē)的低速碰撞安全性。本文主要研究工作如下:制備了四種質(zhì)量分?jǐn)?shù)的STF樣品,通過(guò)流變?cè)囼?yàn)測(cè)試了其穩(wěn)態(tài)流變特性;四種懸浮體系均表現(xiàn)出剪切變稀、剪切增稠和剪切變稀三個(gè)典型流變特征。通過(guò)低速落桿沖擊試驗(yàn)研究了STF的低速?zèng)_擊吸能特性,以沖擊加速度峰值、沖擊力峰值和吸能量作為緩沖吸能特性的評(píng)價(jià)指標(biāo),研究結(jié)果表明STF具有較為優(yōu)異的緩沖吸能特性。還應(yīng)用LS-DYNA對(duì)STF低速?zèng)_擊吸能特性進(jìn)行了數(shù)值仿真研究,仿真結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果具有良好的一致性,驗(yàn)證了STF材料本構(gòu)模型的合理性,為后續(xù)防撞梁的抗沖擊性與吸能效果分析奠定了基礎(chǔ)。通過(guò)數(shù)值模擬方法研究了STF填充于不同截面薄壁結(jié)構(gòu)的軸向壓潰吸能性能,研究結(jié)果表明,填充STF材料后,薄壁結(jié)構(gòu)吸能能力得到綜合改善。設(shè)計(jì)了一種橫梁截面為矩形且?guī)Ф辔芄艿姆雷擦合到y(tǒng),利用LS-DYNA開(kāi)展了STF填充吸能盒、無(wú)材料填充和泡沫鋁填充吸能盒的三種防撞梁系統(tǒng)在8km/h的速度下,100%重疊剛性壁正面碰撞和中心圓柱碰撞兩種工況下的耐撞性研究。采用車(chē)體加速度峰值,碰撞力峰值和波形效率作為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)比研究了三種防撞梁系統(tǒng)的低速碰撞特性。研究發(fā)現(xiàn),STF填充吸能盒的防撞梁系統(tǒng)更具碰撞安全性。通過(guò)低速落錘沖擊試驗(yàn)研究了STF填充吸能盒的低速碰撞吸能特性,以W'潰位移、碰撞力峰值,吸能效率、平均碰撞力作為評(píng)價(jià)指標(biāo),研究發(fā)現(xiàn)STF填充的吸能盒吸能特性得到明顯改善,壓潰位移和碰撞力峰值得到有效抑制,吸能效率明顯增加。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：U467.14;TB34
【圖文】：

是以這個(gè)設(shè)計(jì)理念為藍(lán)本進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這為汽車(chē)安全做出了巨大貢獻(xiàn)。汽車(chē)安全體系包括主動(dòng)安全和被動(dòng)安全兩大類(lèi)。主動(dòng)安全是采用先進(jìn)的輔助設(shè)備規(guī)避碰撞；而被動(dòng)安全技術(shù)則是在碰撞不可避免發(fā)生的情況下，被動(dòng)的對(duì)乘員及行人提供保護(hù)的技術(shù)。被動(dòng)安全保護(hù)技術(shù)又可以分為車(chē)體耐撞技術(shù)和乘員約束技術(shù)兩大類(lèi)[5]，屬于碰撞安全。車(chē)體耐撞技術(shù)是指通過(guò)合理的車(chē)身前端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，做到強(qiáng)度和剛度適中，保證在碰撞過(guò)程中通過(guò)車(chē)身前端結(jié)構(gòu)的塑性變形吸收絕大部分的碰撞能量，避免過(guò)多的能量傳入乘員艙，同時(shí)合理的剛度保證了碰撞加速度峰值和力峰值在合理的范圍內(nèi)，避免對(duì)乘員造成嚴(yán)重傷害。乘員約束技術(shù)是指利用安全帶、安全氣囊以及側(cè)撞氣囊等安全裝置將乘員與車(chē)體內(nèi)飾之間碰撞產(chǎn)生的傷害降到最低。為了提高汽車(chē)低速碰撞的耐撞性，工程師們?cè)谄?chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入了防撞梁，如圖 1.2 所示，防撞梁主要包含主梁和吸能盒兩個(gè)結(jié)構(gòu)件。防撞梁作為汽車(chē)碰撞安全的重要部件之一，其作用分為兩個(gè)方面：一是通過(guò)自身的塑性變形吸收絕大部分的碰撞動(dòng)能，結(jié)構(gòu)的塑性變形將碰撞動(dòng)能轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的變形內(nèi)能，從而消耗碰撞能量，降低司乘人員的物理傷害，如圖 1.3 所示。二是將碰撞力合理的傳遞到車(chē)身其他結(jié)構(gòu)，形成一條合理的傳力路徑，如圖 1.4 所示。

是以這個(gè)設(shè)計(jì)理念為藍(lán)本進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這為汽車(chē)安全做出了巨大貢獻(xiàn)。汽車(chē)安全體系包括主動(dòng)安全和被動(dòng)安全兩大類(lèi)。主動(dòng)安全是采用先進(jìn)的輔助設(shè)備規(guī)避碰撞；而被動(dòng)安全技術(shù)則是在碰撞不可避免發(fā)生的情況下，被動(dòng)的對(duì)乘員及行人提供保護(hù)的技術(shù)。被動(dòng)安全保護(hù)技術(shù)又可以分為車(chē)體耐撞技術(shù)和乘員約束技術(shù)兩大類(lèi)[5]，屬于碰撞安全。車(chē)體耐撞技術(shù)是指通過(guò)合理的車(chē)身前端結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，做到強(qiáng)度和剛度適中，保證在碰撞過(guò)程中通過(guò)車(chē)身前端結(jié)構(gòu)的塑性變形吸收絕大部分的碰撞能量，避免過(guò)多的能量傳入乘員艙，同時(shí)合理的剛度保證了碰撞加速度峰值和力峰值在合理的范圍內(nèi)，避免對(duì)乘員造成嚴(yán)重傷害。乘員約束技術(shù)是指利用安全帶、安全氣囊以及側(cè)撞氣囊等安全裝置將乘員與車(chē)體內(nèi)飾之間碰撞產(chǎn)生的傷害降到最低。為了提高汽車(chē)低速碰撞的耐撞性，工程師們?cè)谄?chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入了防撞梁，如圖 1.2 所示，防撞梁主要包含主梁和吸能盒兩個(gè)結(jié)構(gòu)件。防撞梁作為汽車(chē)碰撞安全的重要部件之一，其作用分為兩個(gè)方面：一是通過(guò)自身的塑性變形吸收絕大部分的碰撞動(dòng)能，結(jié)構(gòu)的塑性變形將碰撞動(dòng)能轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)的變形內(nèi)能，從而消耗碰撞能量，降低司乘人員的物理傷害，如圖 1.3 所示。二是將碰撞力合理的傳遞到車(chē)身其他結(jié)構(gòu)，形成一條合理的傳力路徑，如圖 1.4 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2740459