【摘要】：針對工程中常見的厚度方向變密度的閉孔鋁泡沫材料,該文通過動態(tài)和靜態(tài)壓縮實驗與模擬分析,探討了大尺度變密度鋁泡沫部件變形與吸能特性分析的有限元模型構(gòu)建方法。對變密度鋁泡沫大試樣的準靜態(tài)壓縮和沖擊壓縮實驗研究表明:厚度方向變密度鋁泡沫材料的壓縮過程呈現(xiàn)從低密度層開始的逐層屈服變形伴隨整體變形的特性,與密度均勻的鋁泡沫材料的變形特性顯著不同。該文建立了變密度鋁泡沫大試樣的分層變密度變尺度有限元模型和近似的密度和尺度均勻的有限元模型,計算結(jié)果對比分析表明:分層變密度變尺度有限元模型能夠模擬實際材料的逐層屈服變形特性,計算的試樣準靜態(tài)和沖擊壓縮變形與吸能特性等與實驗結(jié)果相符;而基于均勻模型的計算結(jié)果則不能模擬逐層變形特性,與實驗結(jié)果及理論特性明顯不相符。分層變密度變尺度有限元模型的單元尺度會影響逐層屈服變形特性模擬結(jié)果,基于單元尺度接近實際鋁泡沫材料胞元尺度的分層有限元模型的計算結(jié)果與實驗結(jié)果一致性較好。這些研究結(jié)果對各種結(jié)構(gòu)的鋁泡沫材料應(yīng)用研究具有重要意義。
[Abstract]:In this paper, the finite element model of deformation and energy absorption characteristics of large scale aluminum foam with variable density is discussed through dynamic and static compression experiments and simulation analysis. The experimental results of quasi-static compression and impact compression on large aluminum foam samples with variable density show that the compression process of aluminum foams with variable density in thickness direction shows the characteristics of layer by layer yield deformation and integral deformation from low density layer to low density layer. The deformation characteristics of aluminum foam with uniform density are obviously different. In this paper, the delamination variable density variable scale finite element model and the approximate density and uniform finite element model for large aluminum foam samples with variable density are established. The comparison and analysis of the calculated results show that the delamination variable density and variable scale finite element model can simulate the yield deformation characteristics of the actual material layer by layer, and the calculated quasi-static and impact compression deformation and energy absorption characteristics of the samples are in agreement with the experimental results. However, the results based on uniform model can not simulate the deformation characteristics of each layer, which is obviously inconsistent with the experimental results and theoretical characteristics. The element size of the layered variable density and variable scale finite element model will affect the simulation results of the yield deformation characteristics layer by layer. The calculated results of the layered finite element model based on the element scale approaching the cellular scale of the actual aluminum foam materials are in good agreement with the experimental results. These results are of great significance to the application of aluminum foam materials with various structures.
【作者單位】： 清華大學(xué)汽車工程系;
【分類號】：TB383.4;TG146.21

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本文編號：2385914