铝蜂窝模型及其在汽车碰撞壁障数值模拟中的应用

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铝蜂窝是一种优良的高强度、高吸能性的轻质材料，在多个工业领域得到了广泛的应用。在汽车被动安全领域，利用铝蜂窝材料的高吸能性，铝蜂窝被用来制造所有汽车碰撞安全法规中的非刚性壁障。铝蜂窝是由粘合剂按照一定规律涂刷在一剁铝箔之间，然后将这些铝箔拉开(膨胀)得到的。这种成型方式和结构决定了铝蜂窝具有非常强的各向异性，导致其复杂的变形特性。本文提出采用壳单元构造铝蜂窝窝孔结构的方法，建立了等比例铝蜂窝大变形有限单元模型，对铝蜂窝的异面、共面和剪切动力加载进行了模拟，模拟结果与实验数据高度吻合，从而证明这种了方法的有效性。为控制铝蜂窝数值模型的规模，使其达到工程应用标准，本文采用了扩大铝蜂窝窝孔孔径的方式，建立了大比例铝蜂窝有限单元模型并对其进行了变形模式的优化，对大比例铝蜂窝模型的各种动力加载模拟表明，铝蜂窝的大比例模型具有和等比例模型非常相近的性质。为了降低设计成本和提高效率，汽车碰撞过程的计算机仿真已经成为汽车碰撞安全设计与改进的重要方法和手段，因此如何保证仿真的精度及准确性对工程应用起着至关重要的作用。汽车碰撞仿真的精度及准确性除了与有限元软件自身算法有关外，在很大程度上还依赖于仿真模型的精度，壁障模型的精度就是其中非常重要的一个方面。本文基于对铝蜂窝大比例壳单元模型的研究，建立了用于汽车偏置前碰壁障PDB（Progressive Deformable Barrier）和ODB（Offset Deformable Barrier）的有限单元模型。所有模型都经过碰撞实验验证，结果表明，仿真过程中测力墙受力和壁障碰撞后变形与实验结果高度吻合，从而验证了模型的精度和可靠性。

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作者
王永宁;
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作者单位

上海交通大学;

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授予单位上海交通大学;
学科机械制造及自动化
授予学位硕士
导师姓名李大永;
年度 2007
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TG146.21;U465.22;
关键词
铝蜂窝材料; 碰撞壁障; 汽车碰撞; 壁障模型;

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