本文關(guān)鍵詞：帶槽薄壁結(jié)構(gòu)吸能特性研究

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【摘要】：金屬薄壁構(gòu)件作為最傳統(tǒng)、最有效的緩沖吸能結(jié)構(gòu),在汽車、軌道交通、航空航天等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。已有研究結(jié)果表明,金屬薄壁構(gòu)件吸能特性的影響因素除自身的材料特性外,還與管壁厚度、結(jié)構(gòu)長度、橫截面形狀和填充材料等參數(shù)密切相關(guān)。另外,隨著工程應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ξ芷骷阅艿囊笤絹碓礁?單純的金屬薄壁構(gòu)件已不能滿足工程需要,各種預(yù)置塑性鉸、填充結(jié)構(gòu)和新材料的薄壁構(gòu)件,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。所以,研究薄壁構(gòu)件的吸能特性與這些因素之間的關(guān)系已成為薄壁吸能結(jié)構(gòu)優(yōu)化的重要環(huán)節(jié)。本文在詳細(xì)論述薄壁吸能結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程、研究背景和意義的基礎(chǔ)上,闡述了薄壁吸能結(jié)構(gòu)的吸能發(fā)生機(jī)理、工程應(yīng)用實(shí)踐和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,梳理了在薄壁吸能結(jié)構(gòu)方面的理論知識、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)原理,并基于ANSYS/LS-DYNA平臺,研究具有預(yù)置塑性鉸和填充泡沫鋁薄壁圓管結(jié)構(gòu)的能量吸收特性及其影響因素,并對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。首先確定薄壁圓管的材料和幾何參數(shù),運(yùn)用有限元軟件建立數(shù)值模型并開展模擬計(jì)算,與理論公式進(jìn)行對比驗(yàn)證。在驗(yàn)證薄壁圓管模型的基礎(chǔ)上,對預(yù)設(shè)單個(gè)圓弧凹槽薄壁圓管在不同刻槽深度、刻槽位置、圓管長徑比和徑厚比等條件下,分析不同參數(shù)對薄壁圓管吸能特性的影響,總結(jié)歸納了吸能變化規(guī)律。在預(yù)設(shè)單個(gè)凹槽薄壁圓管數(shù)值模擬分析的基礎(chǔ)上,分別在薄壁圓管外壁、內(nèi)壁和內(nèi)外交錯(cuò)預(yù)設(shè)多個(gè)圓弧凹槽,分析不同刻槽類型和沖擊速度對吸能特性的影響。研究結(jié)果表明：不同刻槽形式對薄壁圓管吸能量影響很大；相同條件下,內(nèi)壁刻槽比外壁刻槽能夠更多地降低初始壓潰載荷。為進(jìn)一步提高吸能效率,在三種刻槽類型中分別優(yōu)選一個(gè)薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行金屬泡沫鋁填充,研究泡沫鋁密度、沖擊速度、填充結(jié)構(gòu)與金屬薄壁之間相互作用對吸能特性的影響。研究結(jié)果表明：填充泡沫鋁的薄壁圓管吸能量與泡沫鋁密度成正比；在相同泡沫鋁密度條件下,沖擊速度對薄壁圓管的吸能量影響不明顯。
【關(guān)鍵詞】：薄壁結(jié)構(gòu) 吸能 刻槽 軸向載荷 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG14;TB383.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 研究的背景及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 薄壁圓管吸能結(jié)構(gòu)11-15
• 1.2.2 具有填充材料的吸能結(jié)構(gòu)15-16
• 1.2.3 多邊形管的吸能結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3 評價(jià)吸能結(jié)構(gòu)吸能特性的主要參數(shù)17-19
• 1.3.1 吸能量17-18
• 1.3.2 初始峰值載荷18
• 1.3.3 平均壓潰載荷18
• 1.3.4 比吸能18
• 1.3.5 載荷一致性18-19
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容19-20
• 第二章 數(shù)值模型建立與驗(yàn)證20-26
• 2.1 引言20
• 2.2 ANSYS/LS-DYNA軟件介紹20-22
• 2.2.1 ANSYS/LS-DYNA理論基礎(chǔ)20-21
• 2.2.2 ANSYS/LS-DYNA求解流程21
• 2.2.3 ANSYS/LS-DYNA基本算法21-22
• 2.3 薄壁圓管數(shù)值模型建立與參數(shù)選擇22-23
• 2.3.1 薄壁圓管的幾何參數(shù)22-23
• 2.3.2 有限元數(shù)值模型的參數(shù)選擇23
• 2.4 模型驗(yàn)證23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-26
• 第三章 單個(gè)圓弧刻槽結(jié)構(gòu)對薄壁圓管軸向壓潰吸能特性的影響26-34
• 3.1 引言26
• 3.2 刻槽深度對吸能特性的影響26-27
• 3.3 刻槽位置對吸能特性的影響27-30
• 3.4 長徑比對吸能特性的影響30-31
• 3.5 徑厚比對吸能特性的影響31-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第四章 多個(gè)圓弧刻槽結(jié)構(gòu)對薄壁圓管軸向壓潰吸能特性的影響34-57
• 4.1 引言34
• 4.2 外壁刻槽數(shù)量對吸能特性的影響34-38
• 4.3 內(nèi)壁刻槽數(shù)量對吸能特性的影響38-42
• 4.4 內(nèi)外交錯(cuò)刻槽對吸能特性的影響42-45
• 4.5 沖擊速度對吸能特性的影響45-55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第五章 填充泡沫鋁對薄壁圓管軸向壓潰吸能特性的影響57-68
• 5.1 引言57
• 5.2 材料模型參數(shù)選擇57-60
• 5.3 模型驗(yàn)證60-62
• 5.4 泡沫鋁密度對吸能特性的影響62-64
• 5.5 撞擊速度對填充泡沫鋁結(jié)構(gòu)吸能特性的影響64-67
• 5.6 本章小結(jié)67-68
• 第六章 總結(jié)和展望68-71
• 6.1 總結(jié)68-69
• 6.2 展望69-71
• 致謝71-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文及參加科研工作情況77

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7 李U，

本文編號：555270