薄壁管件結(jié)構(gòu)是汽車,船舶和航天飛機等交通工具的防撞結(jié)構(gòu)的主要組成元件,目前的防撞結(jié)構(gòu)主要是鋁合金薄壁管件結(jié)構(gòu),但是越來越多的學(xué)者開始把玻璃纖維復(fù)合材料和泡沫鋁等新型材料引入到薄壁管件結(jié)構(gòu)中以進一步提高薄壁結(jié)構(gòu)的防撞性能。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,對纖維增強薄壁圓錐管/方形管件和泡沫鋁填充纖維增強薄壁圓錐管/方形管件的吸能特性進行了研究;復(fù)合材料薄壁管件結(jié)構(gòu)吸能特性的研究采用解析模型與有限元模擬結(jié)合的方法。首先,我們建立了纖維增強薄壁圓錐/方形管件軸向壓潰的解析模型和泡沫鋁填充纖維增強薄壁圓錐/方形管件軸向壓潰的解析模型,并根據(jù)現(xiàn)有的復(fù)合材料薄壁管件壓潰的實驗數(shù)據(jù)對解析解的準確性進行驗證。以往學(xué)者的研究表明薄壁管件壓潰的解析模型在研究薄壁管件吸能特性時具有非常重要的作用,它可以幫助我們定性地分析復(fù)合材料薄壁管件結(jié)構(gòu)的吸能特性,節(jié)省實驗成本和時間。其次,本文建立了纖維增強薄壁圓錐/方形管件軸向壓潰的有限元模型和泡沫鋁填充纖維增強薄壁圓錐/方形管件軸向壓潰的有限元模型,并根據(jù)現(xiàn)有的復(fù)合材料薄壁管件壓潰的實驗結(jié)果對有限元模型的準確性進行驗證。有限元仿真主要用來彌補目前所缺少的復(fù)合材料薄壁管件壓潰的實驗數(shù)據(jù),以進一步驗證解析模型的準確性;同時,有限元仿真也有助于我們深入研究復(fù)合材料薄壁管件的吸能特性,如高速沖擊時,材料應(yīng)變率的變化以及應(yīng)變率效應(yīng)對薄壁結(jié)構(gòu)吸能緩沖能力的影響。最后,本文采用解析模型和有限元仿真模擬分析了纖維鋪設(shè)角度、纖維層厚度、泡沫鋁密度、圓錐管底角和加載速度等因素對復(fù)合材料薄壁管件吸能緩沖能力的影響,并根據(jù)其吸能特性提出相應(yīng)的優(yōu)化措施以使復(fù)合材料薄壁管件結(jié)構(gòu)的吸能緩沖能力達到最大。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TB33

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本文編號：2809897