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泡沫铝夹芯结构性能分析与在汽车结构中的应用研究

陶本一  
【摘要】:泡沫铝具有轻质、吸声隔音、隔热阻燃和高比强度的特点,但也有在弯曲作用下易发生断裂失效,压缩能量吸收效率偏小等缺点。而泡沫铝夹芯结构因填充有泡沫铝而具有较强的吸能能力和抗弯性能,但目前对泡沫铝夹芯结构应用与汽车上的研究胶少。 本课题拟在研究泡沫铝及夹芯结构特性的基础上,对泡沫铝夹芯结构应用于汽车各种构件进行研究,但由于时间和精力的限制,本文主要研究夹芯结构相关特性和应用于某整车前端吸能盒的效果。主要内容包括: 对泡沫铝夹芯结构的组合件:铝板、钢板和多种孔隙率的泡沫铝进行试验,找到其材料属性,并建立有限元模型。对纯泡沫铝压缩实验的应力应变曲线的趋势、拐点等进行讨论,同时研究泡沫铝的孔隙率、平均孔径对材料性能的影响。 对泡沫铝夹芯板抗压进行实验,研究粘接剂在泡沫铝夹芯板压缩过程的作用,并用相关理论予以解释。对泡沫铝夹芯板抗弯性能实验仿真,研究上下两板的厚度和材料以及泡沫铝夹芯的孔隙率对夹芯板抗弯性能的影响 对泡沫铝夹心管轴向压缩性能进行仿真,先研究径厚比、上下径比对空心铝合金圆管压缩性能影响。然后研究填充泡沫铝后,填充管与纯泡沫铝和空管抗轴压的数量关系。最后研究内外径比、夹芯孔隙率、夹芯管、内外管管厚及材料对夹芯管抗压性能的影响。 基于上面研究和以往泡沫铝夹芯结构和吸能盒的研究成果,本文拟对泡沫铝夹心管应用于汽车吸能盒进行研究。选取与原吸能盒有相似压缩曲线的泡沫铝夹芯管替代,通过40%重叠碰撞仿真,通过转向柱中心后移量、前挡板后移量、刹车踏板后移量、转向柱中心上移量以及质心加速度和质量等参数来评价替代的优越性。


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