復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)抗撞性優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、汽車碰撞安全問題一直以來都是國內(nèi)外研究人員關(guān)注的問題之一，而提高汽車吸能構(gòu)件的緩沖吸能性能是其中一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著復(fù)合材料的興起和快速發(fā)展，因其高比吸能、比強度等優(yōu)異性能而被廣泛用于汽車領(lǐng)域，以替代傳統(tǒng)金屬材料。因此，研究復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的耐撞性（Crashworthiness）是很有必要的。本文采用理論計算、試驗分析和有限元模擬的方法，對復(fù)合材料薄壁管的壓縮性能進行了分析和研究，找到了一些影響復(fù)合材料薄壁圓管吸能性能的因素，并對圓管進行了

2、以最大比吸能為目標的優(yōu)化設(shè)計。本文主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）介紹了復(fù)合材料力學(xué)和圓柱疊層殼經(jīng)典理論等理論基礎(chǔ)，對復(fù)合材料圓管進行了力學(xué)分析；簡要介紹了優(yōu)化設(shè)計理論和抗撞性優(yōu)化問題。
　?。?）對復(fù)合材料圓管進行了準靜態(tài)壓縮實驗，探究了倒角、鋪層方式、泡沫填充等對其吸能的影響。得出以下結(jié)論：對圓管一端加工倒角可以有效降低初始峰值載荷；增加一定數(shù)量的軸向鋪層可以有效增大圓管的比吸能；泡沫填充可以提高圓管的比吸能。
　　

3、（3）根據(jù)試驗數(shù)據(jù)利用LS-DYNA軟件建立了試件的數(shù)值模型，探究了其中MAT54的失效參數(shù)，并且利用多層殼單元模擬對圓管的壓潰模式。
　?。?）利用數(shù)值模擬的方法比較分析了同幾何結(jié)構(gòu)下金屬、復(fù)合材料薄壁結(jié)構(gòu)的吸能性能，分析總結(jié)了結(jié)構(gòu)對吸能性能影響的規(guī)律，結(jié)論顯示由于變形模式的不同，復(fù)合材料圓管的吸能性能優(yōu)于復(fù)合材料方管和不同直徑的圓錐管，而對于鋁管來說，圓錐管的吸能性能卻是最好的。之后以最大比吸能為目標，以圓管的內(nèi)徑、壁厚、鋪層