材料特性参数对金属薄壁元件耐撞性的影响.pdfVIP

· 杌械研究与应用 ·2015年第1期(第28卷，总第135期) 应用与试验 材料特性参数对金属薄壁元件耐撞性的影响 陈淑琴 ，周利强 (1．兰州交通大学机电工程学院，甘肃 兰州 730070；2．青藏铁路公司，青海 西宁 810000) 摘 要：利用ANSYS／LS—DYNA非线性有限元软件对同种材料、不同材料特性参数的金属薄壁元件进行了碰撞仿真， 研究了材料特性参数对金属薄壁元件耐撞性的影响规律。结果表明：弹性模量、屈服应力及剪切模量对金属薄壁元 件耐撞性 的影 响较泊松 比大。 关键词 ：碰撞 ：仿真 ；耐撞性 中图分类号：U270．2 文献标志码：A 文章编号：1007—4414(2015)01—0069-02 hlnuenceofM aterialParameterstotheCrashworthinessofMetalThin-W ailedComponents CHEN Shu-qin ，ZHOU Li-qiang (J．SchoolofMechatronicEngineering，LanzhouJiaotongUniversity，LanzhouGansu 730070，China； 2．Qinghai-TibetRailwayCompany，XiningQinghai810000，China) Abstract：Inthispaper，thecrashsimulationofthemetal thin—walledcomponentswithsamematerial anddifferentparameters wasmadebyusingthenonlinearfiniteelementsoftwraeANSYS／LS—DYNA，andtheinfluencerulesofmaterialchraacteristics parametersontheerashworthinessofmetal thin—walledcomponentswerestudied．Theresultsshow that。elasticmodulus， yields~essandshearmoduluswouldmakeabiginfluenceofitscrashworthinessthanthePoissonratio． Keywords：crash；simulation；crashworthiness O 引 言 式中： 为吸能元件的质量。 吸能结构作为轨道车辆被动安全防护系统的重 (3)初始碰撞力峰值 F 吸能元件接触碰撞的 要组成部分，其耐撞性关系到司乘人员的安全及车体 瞬间，碰撞力波动较大而变形很小，该区域不利于吸 结构的完整，从而成为轨道车辆被动安全领域 中重要 收碰撞能量，减小碰撞减速度，因此，对于耐撞性研 的研究课题。吸能结构通常由各种薄壁元件组成，因 究，初始碰撞力峰值应尽可能小。 此，其耐撞性主要取决于这些薄壁元件的性能。金属 2 吸能元件在轴向载荷作用下的变形模式 薄壁元件因其结构简单、强重比高、成本低，受到碰撞 金属薄壁元件在碰撞载荷作用下也会通过横向 载荷作用时，破坏模式稳定，能以可控的方式通过 自 塑性变形来吸收能量，但横向变形的吸能量大约比轴 身不可逆的塑性变形吸收车辆的碰撞动能，从而成为 向差一个数量级 。因此，下文主要对金属薄壁元 最传统、最有效的吸能元件广泛用于汽车、铁路列车、 件的轴向变形模式进行介绍，轴向载荷作用下，金属 船舶和飞机等几乎所有交通工具的碰撞能量耗散系 薄壁元件的变形模式主要有以下3种 J。 统中D-3]。因此，笔者主要对金属薄壁元件的耐撞性 (1)渐进屈曲变形，薄壁元件被轴向压缩时，从 进行研究。