日字形和目字形管弯曲失稳实验及理论研究
发布时间：2021-02-13 02:56
薄壁管件作为能量吸收结构被广泛应用于汽车、航空航天等领域。伴随着材料发生大变形和塑性应变,这些薄壁管件在碰撞过程中通常会在局部区域发生失稳（包括轴向压溃和弯曲失稳两种形式）,不同的截面形状导致其承载能力也有很大差别。一般来说,可以通过数值模拟和实验来较为准确地预测这些薄壁管件的失稳特性。但是由于这两种方法费时费力,不能满足产品在概念设计阶段的需求,因此需要一种高效的理论分析方法来预测各种截面薄壁管件的失稳特性。一方面,国内外研究者对各种截面薄壁管件的轴向压溃和纯弯曲失稳特性进行了大量细致的研究,这些理论结果可以方便的用于复杂结构的碰撞分析,极大地提高建模和计算效率。另一方面,缺乏对于多腔室截面薄壁管件弯曲失稳特性的研究,尤其是相关的实验研究。本文在实验研究和理论分析的基础上,提出了一种高效的日字形和目字形管弯曲失稳特性分析方法。实验方面,首先通过三点弯曲实验研究日字形和目字形铝管弯曲失稳过程中的变形规律,把握变形的主要特征,在此基础上简化变形模式,得到铝管弯曲失稳的理论模型。这本质上是构造了一族描述梁弯曲失稳的运动许可的位移场,之所以说是一族位移场,是因为位移场中有未确定的参数（半褶皱...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
圆环模式的Alexander理论模型
图 1.2 圆环模式的 Alexander 理论模型[17]常来说，正方形截面管的能量吸收效率不如圆管[28]（正方形管的效率一般），这是因为正方形管发生塑性变形的区域主要集中在四个直角处。与圆类似，正方形管的截面几何尺寸（截面边长与壁厚之比 b/t）对其破损形式主要破损模式有：伸展型模式（b/t<7.5）、紧凑型模式（b/t>40.8）、混b/t<40.8），非常薄的正方形管会出现非紧凑型模式（ b / t 100），如图 1.
式运动；(III)两个圆柱面以两条直的塑性铰线为边界，这两条塑性铰动，形成更宽的区域；初始不在一个平面上的两个相邻的梯形板通过(界的锥面相连；最后，两个锥面和两个圆柱面通过一个(IV)环形壳相有非零的高斯曲率，而通过这个环形面相连的两个圆柱面的高斯曲率定受到面内拉伸。通过计算连续区域和离散塑性铰线处的能量耗散，Wmowicz 给出了矩形截面薄壁管轴向压溃过程中平均碰撞力的一个简洁公式的有效性已经被实验所证实。这个模型还被扩展到蜂窝状截面薄性分析[30]。1989 年，Abramowicz 等进一步发展自己的理论，提出任管轴向压溃过程中平均碰撞力的理论公式[31]。另外在轴向压缩的条件形截面薄壁管的失稳形式类似于矩形截面梁，图 1.5 所示为单帽形和压溃的实验照片[32]（White 和 Jones），并且作者在同年发表的另一篇论分析[33]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于抗撞性的汽车B柱碳纤维加强板优化设计[J]. 张君媛,姜哲,李仲玉,赵紫剑. 汽车工程. 2018(10)
[2]汽车薄壁梁碰撞可靠性优化设计[J]. 文忠武,陈享姿. 计算机产品与流通. 2018(10)
[3]侧面碰撞B柱变形模式对乘员损伤的分析[J]. 周洋,颜伏伍,胡远志. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(07)
[4]汽车正面碰撞前纵梁变形仿真分析[J]. 王丽萍,宁钰球,覃钰杰. 科技风. 2018(16)
[5]汽车侧面碰撞车门可靠性优化设计[J]. 王鑫. 时代汽车. 2018(06)
[6]基于正交实验法汽车B柱侧面碰撞仿真分析[J]. 王帅,廉哲满. 机械工程师. 2018(03)
[7]汽车正面耐碰撞性有限元仿真分析[J]. 郑何妍,卢耀辉,张德文,赵智堂,刘俊杰. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(02)
[8]汽车侧面碰撞的研究现状及发展[J]. 程海东,田国红,孙立国,齐登科. 汽车实用技术. 2017(22)
[9]汽车前纵梁正面碰撞仿真分析研究[J]. 田国富,杨成国. 机械工程师. 2017(11)
硕士论文
[1]碳纤维复合材料汽车B柱加强板的轻量化设计研究[D]. 熊长丽.吉林大学 2018
[2]侧面碰撞车门防撞梁结构研究与仿真[D]. 孙智恩.沈阳理工大学 2018
[3]乘用车侧面碰撞乘员损伤及防护措施研究[D]. 杨煌.长沙理工大学 2017
[4]汽车保险杠系统碰撞分析及优化设计[D]. 刘成阔.大连交通大学 2017
[5]汽车前端薄壁结构斜向耐撞性研究与优化设计[D]. 张文强.湖南大学 2016
[6]开口薄壁结构的能量吸收与耐撞性研究[D]. 毕思蕊.大连理工大学 2015
本文编号：3031856
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
圆环模式的Alexander理论模型
图 1.2 圆环模式的 Alexander 理论模型[17]常来说，正方形截面管的能量吸收效率不如圆管[28]（正方形管的效率一般），这是因为正方形管发生塑性变形的区域主要集中在四个直角处。与圆类似，正方形管的截面几何尺寸（截面边长与壁厚之比 b/t）对其破损形式主要破损模式有：伸展型模式（b/t<7.5）、紧凑型模式（b/t>40.8）、混b/t<40.8），非常薄的正方形管会出现非紧凑型模式（ b / t 100），如图 1.
式运动；(III)两个圆柱面以两条直的塑性铰线为边界，这两条塑性铰动，形成更宽的区域；初始不在一个平面上的两个相邻的梯形板通过(界的锥面相连；最后，两个锥面和两个圆柱面通过一个(IV)环形壳相有非零的高斯曲率，而通过这个环形面相连的两个圆柱面的高斯曲率定受到面内拉伸。通过计算连续区域和离散塑性铰线处的能量耗散，Wmowicz 给出了矩形截面薄壁管轴向压溃过程中平均碰撞力的一个简洁公式的有效性已经被实验所证实。这个模型还被扩展到蜂窝状截面薄性分析[30]。1989 年，Abramowicz 等进一步发展自己的理论，提出任管轴向压溃过程中平均碰撞力的理论公式[31]。另外在轴向压缩的条件形截面薄壁管的失稳形式类似于矩形截面梁，图 1.5 所示为单帽形和压溃的实验照片[32]（White 和 Jones），并且作者在同年发表的另一篇论分析[33]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于抗撞性的汽车B柱碳纤维加强板优化设计[J]. 张君媛,姜哲,李仲玉,赵紫剑. 汽车工程. 2018(10)
[2]汽车薄壁梁碰撞可靠性优化设计[J]. 文忠武,陈享姿. 计算机产品与流通. 2018(10)
[3]侧面碰撞B柱变形模式对乘员损伤的分析[J]. 周洋,颜伏伍,胡远志. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(07)
[4]汽车正面碰撞前纵梁变形仿真分析[J]. 王丽萍,宁钰球,覃钰杰. 科技风. 2018(16)
[5]汽车侧面碰撞车门可靠性优化设计[J]. 王鑫. 时代汽车. 2018(06)
[6]基于正交实验法汽车B柱侧面碰撞仿真分析[J]. 王帅,廉哲满. 机械工程师. 2018(03)
[7]汽车正面耐碰撞性有限元仿真分析[J]. 郑何妍,卢耀辉,张德文,赵智堂,刘俊杰. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(02)
[8]汽车侧面碰撞的研究现状及发展[J]. 程海东,田国红,孙立国,齐登科. 汽车实用技术. 2017(22)
[9]汽车前纵梁正面碰撞仿真分析研究[J]. 田国富,杨成国. 机械工程师. 2017(11)
硕士论文
[1]碳纤维复合材料汽车B柱加强板的轻量化设计研究[D]. 熊长丽.吉林大学 2018
[2]侧面碰撞车门防撞梁结构研究与仿真[D]. 孙智恩.沈阳理工大学 2018
[3]乘用车侧面碰撞乘员损伤及防护措施研究[D]. 杨煌.长沙理工大学 2017
[4]汽车保险杠系统碰撞分析及优化设计[D]. 刘成阔.大连交通大学 2017
[5]汽车前端薄壁结构斜向耐撞性研究与优化设计[D]. 张文强.湖南大学 2016
[6]开口薄壁结构的能量吸收与耐撞性研究[D]. 毕思蕊.大连理工大学 2015
本文编号：3031856
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