具有誘導(dǎo)凹槽薄壁圓管斜向碰撞性能分析

譚麗輝，譚洪武

(1.吉林化工學(xué)院機電工程學(xué)院，吉林 吉林132022;2.中油吉林石化公司有機合成廠 乙丙橡膠車間，吉林 吉林132022)

薄壁金屬構(gòu)件由于其低成本，高吸能性而在汽車結(jié)構(gòu)中作為一種性能良好的緩沖吸能元件得到廣泛的應(yīng)用［1］.汽車中的大部分結(jié)構(gòu)是由不同截面形狀的薄壁構(gòu)件組成，這些薄壁構(gòu)件通過自身的塑性變形來吸收沖擊動能.并通常在其上設(shè)置誘導(dǎo)缺陷結(jié)構(gòu)來提高抗撞性［2-5］.文獻(xiàn)［6］指出目前大部分研究內(nèi)容是關(guān)于薄壁構(gòu)件在軸向沖擊載荷作用下的吸能性.然而在汽車碰撞過程中，吸能件通常不僅受軸向沖擊載荷作用，還會受到不同角度傾斜載荷的作用.Nagel［7］比較了在斜載荷作用下方形截面薄壁構(gòu)件和錐管的抗撞性，指出錐管有較好的抗撞性能.Reyes等［8］研究了在傾斜載荷作用下薄壁構(gòu)件幾何參數(shù)、載荷傾角對吸能性的影響.

目前的研究很少涉及具有誘導(dǎo)結(jié)構(gòu)的薄壁構(gòu)件在傾斜載荷作用下的抗撞性能.本文從實際出發(fā)在薄壁圓管上施加圓弧形誘導(dǎo)凹槽結(jié)構(gòu)，并采用非線性有限元軟件LS-DYNA得到不同幾何參數(shù)模型的碰撞響應(yīng).研究其在 7°、14°、21°等不同載荷傾角下的抗撞性.分析載荷傾角、誘導(dǎo)槽數(shù)量對抗撞性的影響.

1 模擬研究

1.1 計算模型

如圖1所示，圓管下端固定，上端自由并受質(zhì)量為25 kg，速度為v=15.49 m/s的剛性體沖擊作用，θ為沖擊速度與軸向夾角;圓管厚度t=0.8 mm，長度L=90 mm，直徑d=31 mm.

1.2 材料定義

薄壁構(gòu)件的材料選為高強度鋼，ρ=7.82×103kg/m3，彈性模量 E=207.2 Gps，泊松比 v=0.3，屈服應(yīng)力……