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  本文關(guān)鍵詞：泡沫鋁填充管的吸能特性研究及其在轎車前縱梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華南理工大學(xué)》 2014年

泡沫鋁填充管的吸能特性研究及其在轎車前縱梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

曾繁波  

【摘要】：輕質(zhì)、安全是現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)所追求的首要目標(biāo)，如何既能滿足輕量化設(shè)計(jì)需求，又能提高車輛的碰撞安全性，成為汽車設(shè)計(jì)師面臨的難題。閉孔泡沫鋁作為一種輕質(zhì)吸能金屬材料，在低密度下具有較高的比剛度和比強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的抗沖擊性和能量吸收性。本文對泡沫鋁及其填充結(jié)構(gòu)的吸能特性進(jìn)行研究，并應(yīng)用于汽車前縱梁結(jié)構(gòu)，以碰撞安全性為主，兼顧整車輕量化的設(shè)計(jì)要求。具體研究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面： （1）通過準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)研究閉孔泡沫鋁在單軸壓縮下的變形行為，主要可劃分為四個(gè)典型階段，即線彈性變形階段、初始屈服階段、屈服平臺階段和致密化階段。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)閉孔泡沫鋁是一種各向同性材料；孔徑大小對力學(xué)特性的影響較��；其力學(xué)特性的最主要影響因素是相對密度：隨著相對密度的提高，泡沫鋁的抗壓強(qiáng)度和平臺應(yīng)力增大、致密化應(yīng)變減小。通過大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬合出閉孔泡沫鋁的楊氏模量、平臺應(yīng)力和致密化應(yīng)變關(guān)于相對密度的函數(shù)關(guān)系式。 （2）通過74mm大直徑SHPB動態(tài)沖擊試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)閉孔泡沫鋁在中、低應(yīng)變率（10-3~102s-1）下不具有應(yīng)變率敏感性，在汽車碰撞安全性分析中不需要考慮泡沫鋁的應(yīng)變率效應(yīng)。 （3）給出泡沫鋁及其填充結(jié)構(gòu)吸能能力的評價(jià)指標(biāo)，驗(yàn)證了泡沫鋁與薄壁管在軸向壓縮吸能中的相互作用效應(yīng)。泡沫鋁與管壁之間的相互耦合，改變了管壁的塑性變形模式，提高了塑性變形的程度，填充結(jié)構(gòu)可提高承載能力33%、提高吸能能力72%。 （4）在軸向沖擊作用下，填充結(jié)構(gòu)的有效吸能量與壓潰距離基本呈線性規(guī)律。在相同直徑下，隨著徑厚比的提高，填充結(jié)構(gòu)的吸能能力呈下降趨勢；得到了不同孔隙率下有效吸能量與徑厚比之間的函數(shù)關(guān)系式。徑厚比對填充結(jié)構(gòu)的有效吸能量、比吸能具有顯著的影響，而泡沫鋁密度的影響較�。慌菽�鋁的密度越小，徑厚比對填充結(jié)構(gòu)吸能能力的影響越顯著。 （5）以有效吸能量和壓縮力效率最大化、結(jié)構(gòu)總質(zhì)量最小化為優(yōu)化目標(biāo)，對填充結(jié)構(gòu)的參數(shù)匹配進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)，創(chuàng)建響應(yīng)面近似模型（RSM），，采用第二代非支配排序遺傳算法（NSGA-II）求解Pareto最優(yōu)解集。綜合考慮填充結(jié)構(gòu)的有效吸能量和結(jié)構(gòu)重量，最佳徑厚比應(yīng)取值為36.7~37.3，泡沫鋁的孔隙率為76%。 （6）將泡沫鋁填充至乘用車的前縱梁結(jié)構(gòu)中，可提高前縱梁的吸能能力15.3%，提高比吸能25.4%，同時(shí)重量減輕8.4%。這說明將泡沫鋁應(yīng)用于汽車吸能結(jié)構(gòu)，不僅能顯著改善車輛的碰撞安全性，還能起到輕量化的作用，具有良好的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U465;U463.326
【目錄】：

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 于英華;泡沫鋁/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料力學(xué)行為及應(yīng)用研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2007年

2 李大武;氫化稀土和氫化鋯制備泡沫鋁的研究[D];東北大學(xué);2010年

3 田杰;泡沫鋁的沖擊波衰減和抗爆震特性研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

4 郭劉偉;泡沫鋁夾芯雙管結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

5 楊昆;泡沫鋁填充結(jié)構(gòu)汽車車架耐撞性及動態(tài)特性研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2013年

6 王輝;基于新型緩釋發(fā)泡劑的閉孔泡沫鋁制備、表征與工程化[D];中南大學(xué);2014年

7 李志斌;閉孔泡沫鋁及其夾芯結(jié)構(gòu)的高溫力學(xué)行為研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

8 楊寶;SHPB實(shí)驗(yàn)中泡沫鋁細(xì)觀結(jié)構(gòu)變形特征與應(yīng)變率效應(yīng)機(jī)理研究[D];華南理工大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張華;采用新型發(fā)泡劑的兩步法制備泡沫鋁材料的研究[D];中南大學(xué);2009年

2 李萌;腿式著陸器用泡沫鋁和鋁蜂窩緩沖器的仿真與試驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

3 覃靜;廢舊泡沫鋁回收利用及泡沫鋁導(dǎo)熱過程模擬研究[D];中南大學(xué);2010年

4 王艷麗;泡沫鋁壓縮性能的有限元模擬[D];太原科技大學(xué);2010年

5 張春基;泡沫鋁及其填充結(jié)構(gòu)的制備和力學(xué)性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

6 徐雅晨;泡沫鋁填充薄壁結(jié)構(gòu)及三明治結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的數(shù)值模擬[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

7 張學(xué)斌;泡沫鋁的粉冶法制備及其動態(tài)力學(xué)性能的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2002年

8 朱勇剛;泡沫鋁的粉末冶金制備方法及其相關(guān)性能研究[D];東南大學(xué);2004年

9 嚴(yán)富學(xué);氫化混合稀土發(fā)泡劑及相應(yīng)泡沫鋁的制備與特性研究[D];西安理工大學(xué);2005年

10 劉士魁;泡沫鋁粉末冶金復(fù)合加熱法制備技術(shù)的試驗(yàn)研究[D];大連理工大學(xué);2005年

  本文關(guān)鍵詞：泡沫鋁填充管的吸能特性研究及其在轎車前縱梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：211645