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轴向变密度铝泡沫件的动态和静态压缩实验与有限元模拟分析

发布时间:2018-12-18 13:21
【摘要】:针对工程中常见的厚度方向变密度的闭孔铝泡沫材料,该文通过动态和静态压缩实验与模拟分析,探讨了大尺度变密度铝泡沫部件变形与吸能特性分析的有限元模型构建方法。对变密度铝泡沫大试样的准静态压缩和冲击压缩实验研究表明:厚度方向变密度铝泡沫材料的压缩过程呈现从低密度层开始的逐层屈服变形伴随整体变形的特性,与密度均匀的铝泡沫材料的变形特性显著不同。该文建立了变密度铝泡沫大试样的分层变密度变尺度有限元模型和近似的密度和尺度均匀的有限元模型,计算结果对比分析表明:分层变密度变尺度有限元模型能够模拟实际材料的逐层屈服变形特性,计算的试样准静态和冲击压缩变形与吸能特性等与实验结果相符;而基于均匀模型的计算结果则不能模拟逐层变形特性,与实验结果及理论特性明显不相符。分层变密度变尺度有限元模型的单元尺度会影响逐层屈服变形特性模拟结果,基于单元尺度接近实际铝泡沫材料胞元尺度的分层有限元模型的计算结果与实验结果一致性较好。这些研究结果对各种结构的铝泡沫材料应用研究具有重要意义。
[Abstract]:In this paper, the finite element model of deformation and energy absorption characteristics of large scale aluminum foam with variable density is discussed through dynamic and static compression experiments and simulation analysis. The experimental results of quasi-static compression and impact compression on large aluminum foam samples with variable density show that the compression process of aluminum foams with variable density in thickness direction shows the characteristics of layer by layer yield deformation and integral deformation from low density layer to low density layer. The deformation characteristics of aluminum foam with uniform density are obviously different. In this paper, the delamination variable density variable scale finite element model and the approximate density and uniform finite element model for large aluminum foam samples with variable density are established. The comparison and analysis of the calculated results show that the delamination variable density and variable scale finite element model can simulate the yield deformation characteristics of the actual material layer by layer, and the calculated quasi-static and impact compression deformation and energy absorption characteristics of the samples are in agreement with the experimental results. However, the results based on uniform model can not simulate the deformation characteristics of each layer, which is obviously inconsistent with the experimental results and theoretical characteristics. The element size of the layered variable density and variable scale finite element model will affect the simulation results of the yield deformation characteristics layer by layer. The calculated results of the layered finite element model based on the element scale approaching the cellular scale of the actual aluminum foam materials are in good agreement with the experimental results. These results are of great significance to the application of aluminum foam materials with various structures.
【作者单位】: 清华大学汽车工程系;
【分类号】:TB383.4;TG146.21

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本文编号:2385914

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