你不知道的鋁管壓性能研究 汽車作為人們的首選代步工具,在現(xiàn)階段其全球保有量持續(xù)增長。汽車是民用運載工具,其設(shè)計目標前提是滿足安全性、舒適性。而在早期為提高安全性,通過增加車輛的乘車質(zhì)量的設(shè)計方式,無疑提高了燃油消耗率增加了尾氣排放,使得環(huán)境問題日趨嚴重。此外薄壁梁結(jié)構(gòu)在壓潰過程中具有優(yōu)良的漸進疊縮特性,目前也廣泛應(yīng)用于汽車前縱梁、吸能盒等吸能部件當中。本文基于外包裹金屬薄壁鋁管和內(nèi)嵌多胞碳纖維管新材料的優(yōu)良吸能特性,提出多胞碳纖維復(fù)合加強薄壁鋁管該種新結(jié)構(gòu),通過仿真和試驗的方式,對其吸能特性展開深入研究。首先,介紹該種新型結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)及其特點。解決安全性和環(huán)境問題這兩者不可調(diào)和的矛盾是現(xiàn)今輕量化設(shè)計的重點和難點。目前汽車輕量化主要從新材料、新工藝、新結(jié)構(gòu)、新裝備等方面入手。碳纖維增強復(fù)合材料具有超高的軸向強度和模量以及良好的吸能特性,是理想的制備車用抗撞件的材料。本文基于外包裹金屬薄壁鋁管和內(nèi)嵌多胞碳纖維管新材料的優(yōu)良吸能特性,提出多胞碳纖維復(fù)合加強薄壁鋁管該種新結(jié)構(gòu),通過仿真和試驗的方式,對其吸能特性展開深入研究。首先,介紹該種新型結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)及其特點。根據(jù)ASTM行業(yè)準則,測定碳纖維增強復(fù)合材料的各項性能參數(shù),為后續(xù)仿真提供準備,此外進行單胞碳纖維管的軸向壓潰實驗,進一步驗證碳纖維管作為吸能材料的可行性。并進行薄壁鋁管的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)試驗,依據(jù)實驗結(jié)果對其進行熱處理加工以更符合該種材料構(gòu)型的實驗以及仿真要求。針對多種不同結(jié)構(gòu),結(jié)合漸進潰縮形態(tài)以及進行載荷-位移曲線分析其軸向壓潰過程。基于纖維復(fù)合材料以及薄壁鋁管的特點以及實驗結(jié)果分析兩者的互相影響和作用。引入峰值力、吸能量、比吸能以及碰撞力效率等吸能特性評價指標,分析不同結(jié)構(gòu)構(gòu)型的復(fù)合構(gòu)件吸能特性,得出規(guī)律性結(jié)論。最后,基于有限元仿真軟件進行材料卡片的填寫,選取Chang-Chang失效準則,建立多種不同結(jié)構(gòu)構(gòu)型的多胞碳纖維復(fù)合鋁管仿真模型。進行有限元仿真模型以比對驗證試驗及仿真的相關(guān)性和可靠性。結(jié)合有限元仿真以及試驗研究,歸納總結(jié)基于尺寸因素以及結(jié)構(gòu)因素影響下的碳纖維多胞復(fù)合薄壁鋁管構(gòu)件軸向壓潰性能的規(guī)律。該部分工作可以初步分析碳纖維和薄壁鋁管在受到載荷情況下的失效破壞模式,以及長徑比和厚徑比條件下的薄壁鋁管的漸進壓潰失效模式。隨后,設(shè)計碳纖維多胞復(fù)合鋁管結(jié)構(gòu)構(gòu)件,制備試樣,進行準靜態(tài)軸向壓潰實驗。
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