軸向沖擊載荷下泡沫鋁填充金屬圓管的數(shù)值模擬.pdf

1、泡沫鋁填充薄壁金屬管的復合結(jié)構(gòu)廣泛地應用于在減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量的前提下提高結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能和能量吸收能力。本文以泡沫鋁為芯層的單層薄壁金屬圓管和雙層薄壁金屬圓管為研究對象，利用有限元軟件ANSYS/LS-DYNA模塊進行了數(shù)值仿真分析，研究了軸向載荷作用下兩種填充結(jié)構(gòu)的變形過程和吸能特性。根據(jù)已有的實驗資料，建立有限元模型，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合，充分驗證了模型的正確性。在此基礎上，考慮了金屬圓管的幾何尺寸和芯層材料的密度對填充結(jié)構(gòu)吸能性能的

2、影響，根據(jù)各個填充結(jié)構(gòu)的徑向位移分布曲線、應力云圖和能量吸收曲線，對比分析各種因素對復合填充結(jié)構(gòu)的變形和能量吸收能力的影響。在同等沖擊條件下和相同時間內(nèi)，對相同幾何參數(shù)的單層薄壁金屬圓管填充結(jié)構(gòu)和雙層薄壁金屬圓管泡沫鋁填充結(jié)構(gòu)進行對比，對比分析兩種結(jié)構(gòu)的能量吸收曲線，評價兩者在吸能性能方面的優(yōu)劣性。本文得到的主要結(jié)果如下：
　　 1、在軸向沖擊載荷作用下，泡沫鋁復合填充結(jié)構(gòu)的能量吸收量遠大于單獨的泡沫鋁或薄壁金屬空管結(jié)構(gòu)的能量吸

3、收量。
　　 2、在相同的沖擊能量下，填充結(jié)構(gòu)的長度越長，填充泡沫金屬的密度越小，薄壁金屬管的厚度越薄，兩種填充結(jié)構(gòu)被壓縮的軸向位移越大。填充結(jié)構(gòu)的長度和填充泡沫金屬的密度對兩種填充結(jié)構(gòu)的平均應力影響不大，而兩種填充結(jié)構(gòu)的平均應力會隨著薄壁金屬管厚度的增大而增大。填充結(jié)構(gòu)的長度對兩種填充結(jié)構(gòu)的吸能性能影響不大，而泡沫金屬的密度越大，薄壁金屬管的厚度越大，兩種填充結(jié)構(gòu)的吸能性能會越強。
　　 3、在相同沖擊質(zhì)量和沖擊速度下