蜂窝铝压缩侵彻力学行为的数值模拟研究

发布时间：2017-09-12 00:10

  本文关键词：蜂窝铝压缩侵彻力学行为的数值模拟研究

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【摘要】：蜂窝材料是一种新型的结构和功能复合材料,其相对密度低,具有较高的比强度和比刚度以及良好的能量吸收能力,因此被做成各种轻质结构和缓冲吸能构件,在汽车工业、航空航天、建筑以及包装等领域有着广泛的应用。本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了蜂窝铝的壳单元有限元模型和实体单元有限元模型。首先,建立了考虑蜂窝铝结构特征的壳单元有限元模型,利用壳单元模型模拟研究了蜂窝铝的三个方向的单轴压缩,详细分析了壁厚和冲击速度对蜂窝铝变形模式、平台应力和能量吸收的影响。模拟结果显示：蜂窝铝异面方向的变形模式受壁厚和冲击速度的影响很小,主要表现为逐步坍塌的变形模式；蜂窝铝共面方向的变形模式受冲击速度的强烈影响,主要表现为低速时的准静态模式、中速时的过渡模式和高速时的冲击模式；蜂窝铝的平台应力和能量吸收随着壁厚和冲击速度的增大而增大。然后,以LS-DYNA材料库中的126号材料建立了基于实体单元的蜂窝铝有限元模型,材料本构所需要的参数和曲线通过理论分析和壳单元模型模拟获得。利用实体模型对蜂窝铝三个方向的单轴压缩进行了模拟,获得了与壳单元模型相一致的应力应变曲线和能量吸收曲线。同时,蜂窝铝的实体模型计算规模较小,减小了计算时间,提高了计算效率。最后,运用壳单元有限元模型和实体模型模拟了弹体侵彻蜂窝铝实验,模拟结果与实验符合较好。
【关键词】：蜂窝铝 有限元模型 变形模式 平台应力 能量吸收
【学位授予单位】：中国工程物理研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.21;TB383.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 引言7-9
• 1.2 蜂窝材料概述9-11
• 1.2.1 蜂窝材料的结构特点9
• 1.2.2 蜂窝材料的性能与应用9-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.4 本文主要研究内容13-14
• 第二章 蜂窝铝的力学性能理论分析及有限元介绍14-22
• 2.1 引言14
• 2.2 理论分析14-20
• 2.2.1 线弹性变形分析15-18
• 2.2.2 塑性坍塌分析18-20
• 2.2.3 密实化分析20
• 2.3 有限元分析介绍20-21
• 2.3.1 有限单元法简介20
• 2.3.2 ANSYS/LS-DYNA有限元程序简介20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 基于壳单元的蜂窝铝力学性能数值模拟22-48
• 3.1 引言22
• 3.2 蜂窝铝壳单元有限元模型22-24
• 3.3 蜂窝铝的共面变形24-39
• 3.3.1 共面变形模式25-31
• 3.3.2 平台应力分析31-35
• 3.3.3 能量吸收情况35-39
• 3.4 蜂窝铝的异面变形39-46
• 3.4.1 异面变形模式39-43
• 3.4.2 平台应力分析43-45
• 3.4.3 能量吸收情况45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第四章 蜂窝铝的实体单元建模48-58
• 4.1 引言48
• 4.2 材料模型与参数48-52
• 4.2.1 材料模型48-49
• 4.2.2 材料参数49-52
• 4.3 蜂窝铝实体有限元模型52-53
• 4.4 模拟结果与对比分析53-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 蜂窝铝的侵彻实验及数值模拟58-68
• 5.1 引言58
• 5.2 蜂窝铝侵彻实验58-59
• 5.3 蜂窝铝侵彻有限元建模59-60
• 5.4 结果分析与对比60-67
• 5.4.1 试验结果60-62
• 5.4.2 模拟结果62-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 全文总结和研究展望68-70
• 6.1 全文工作总结68-69
• 6.2 今后工作展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 台雪琰;朱利媛;牛忠荣;;蜂窝材料的工程应用及发展[J];工程与建设;2012年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王永宁;铝蜂窝模型及其在汽车碰撞壁障数值模拟中的应用[D];上海交通大学;2007年

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本文编号：833884