對復(fù)合結(jié)構(gòu)在變形中的能量吸收分析

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對復(fù)合結(jié)構(gòu)在變形中的能量吸收分析

由于對乘坐舒適性和駕駛安全性方面要求越來越高，因此消費者對減輕車身質(zhì)量的期望也越來越高。減輕車身質(zhì)量能夠減少燃油的消耗是因為驅(qū)動車輛前行的能量需求與其質(zhì)量成正比。而減輕車身質(zhì)量的一種有效手段就是采用復(fù)合材料或者合金、空心結(jié)構(gòu)以及二者的結(jié)合。

本文涉及的復(fù)合結(jié)構(gòu)管是由一種環(huán)氧聚合物泡沫Terocore與不同合金等級和壁厚的鋁管構(gòu)成的，其主要結(jié)構(gòu)是在較厚的外壁和較薄的內(nèi)壁之間填充一層聚合物泡沫。通過對比普通合金管和復(fù)合結(jié)構(gòu)管在準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)條件下3點作用彎曲情況發(fā)現(xiàn)，采用泡沫填充的復(fù)合結(jié)構(gòu)管，其峰值承載能力和最大吸收能量均比普通合金管提高20%～40%。但是，在比能量吸收方面，兩者沒有太大的區(qū)別。

通過對復(fù)合材料鋁管進行數(shù)學(xué)模型分析和靜態(tài)試驗分析發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料能夠通過局部彎曲來改變合金管的變形形式。此外，通過有限元仿真分析也得到了與試驗驗證相符合的仿真結(jié)果。總體來說，采用這種新型的復(fù)合結(jié)構(gòu)合金管，能夠在保證車輛碰撞安全性的前提下，有效減輕車身質(zhì)量。

Gayan Rathnaweera et al. SAE 2012-01-0783.

編譯：范狄