异质金属夹层板的动态抗撞性能研究.pdf

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1、异质金属夹层板的动态抗撞性能研究木口王伊卿口孙琨2口刘艳玲口赵万华1．西安交通大学机械工程学院西安7100492．西安交通大学材料科学与工程学院西安710049摘要：异质金属夹层板具有优越的性能(比刚度高、耐撞性好等)，在航空、航天、汽车、船舶等领域得到了广泛应用。对异质金属夹层板进行了碰撞载荷作用下的性能研究。采用有限元数值模拟的方法对碰撞过程中不同截面参数夹层板的变形能进行数值求解计算，并利用响应面方法构建了夹层板的比吸能近似函数，从而得到截面参数对夹层板抗撞性能影响规律。研究发现，为了提高夹层板的

2、抗撞能力，应在保证夹层板有足够强度的基础上，尽量减薄面板的厚度。关键词：异质金属夹层板抗撞性能有限元响应面中图分类号：TH142文献标识码：A文章编号：1000—4998f2012)05—0045—04Abstract：Heterogeneousmetalsandwichboardhassuperiorperformances(highspecificstiffness，crashworthiness，etc．)andisusedextensivelyinthefieldofaviation，aeros

3、pace，automotive，shipbuildingetc．Inthispaper，thepropertyexplorationiscarriedoutforheterogeneousmetalsandwichboardsundertheactionofimpactloads．Finiteelementnumericalsimulationisemployedt0computeandcalculatethedeformationenergyofsandwichboardswithdiferentse

4、ctionparametersduringcollisionprocessandtheresponsesurfacemethodologyisadoptedtoconstructtheapproximatefunctionsfortheenergyabsorptionofthesandwichboards，SOthattofindouttheregularpatternonimpactsofcrosssectionparameterstothecrash-worthinessperformancesof

5、sandwichboards．estudyshowsthatinordertoimprovetheanti-collisionabilityofthesandwichboard．thethicknessoftheboardshouldbereducedasmuchaspossibleprovidedthesandwichboardhassufficientsirength．KeyWords：HeterogeneityMetalSandwichBoardAnti-collisionPerformanceF

6、initeElementResponseSurface碰撞吸能件的大变形力学行为愈来愈受到重视，结构1概述抗撞性理论方面的研究也逐步开展起来。国际上Lust4金属夹层板本质上属于结构规则有序的超轻多孔最早将结构优化技术应用于抗撞性约束优化的结构设材料，具有超轻质、高比刚度、高比表面积等特点，同时计中；随后，Avalle和Bellingardi等也采用结构优化具有优良的抗冲击、隔热、隔音、吸能减震等性能_1．2_，因技术对吸能装置进行了安全性分析；Yamazaki和Han此，在航空、航天、交通运输、机械、

7、建筑等领域获得广采用响应面近似技术对圆柱壳的吸能特性进行了分泛应用。异质金属夹层板是由高强度的面板材料和低析与研究：Kurtarant等人也采用响应面近似技术．从强度低密度的夹心材料组成，它与单金属夹层板相比，内能方面Xt,圆柱壳、简化车体等结构进行了抗撞性约具有更好的机械性能。例如，随着高速列车速度的提束优化；Redhe等人采用响应面法结合显式有限元分高，列车的舒适性、安全性有所恶化，为此，铝合金夹析研究了车身前纵梁抗撞性问题；Avalle等人[9]也将心、不锈钢表皮的异质金属夹层板结构被广泛应用于响

8、应面法应用到车身结构的抗撞性优化设计；Forsberg车辆结构中。夹层结构本身为有序的空心结构．在发生和NilssonE10]研究了如何在不影响结构抗撞性的情况下碰撞时与实体材料相比能够首先发生损伤变形．将碰减少结构的总重量，同时采用了响应面模型和Kriging撞能量转化为变形能，从而起到保护乘客的作用．增强模型。对两种近似方法进行了对比研究。国内，雷正保了列车的舒适性和安全性[3]。和钟志华[11基于显式有限元程序开始了碰撞仿真和优结构抗