复合材料薄壁管冲击断裂分析与吸能特性优化

摘要：

为实现不同冲击载荷下的吸能管结构逆向设计,应用复合材料强度和刚度理论,计算得到树脂基纤维增强复合材料正交各向异性的力学参数,同时应用非线性显式有限元算法模拟了轴向冲击载荷作用下管件的动态断裂过程。根据正交设计原理,得到了管件比吸能与其几何参数之间的非线性映射关系,并构造出了相应的响应表面。按照汽车正面碰撞对冲击加速度的要求,应用序列二次规划算法对吸能管进行了优化设计,得到了具有较优吸能效率和较小冲击力峰值的吸能管结构参数。结果显示：方管的变形模式、吸能量、冲击载荷-位移曲线变化趋势、冲击载荷峰值等与试验结果吻合很好;当管件的壁厚、截面长度、管长分别选取2.1、44、200 mm时,可得到设计域内的最大比吸能29.23 J/g。

关键词：复合材料、能量吸收、有限元法、优化设计、轻量化汽车

所属期刊栏目：28

分类号：U465.6(汽车工程)

资助基金：国家自然科学基金50975011

在线出版日期：2012-04-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：212-218