对复合结构在变形中的能量吸收分析



对复合结构在变形中的能量吸收分析

由于对乘坐舒适性和驾驶安全性方面要求越来越高，因此消费者对减轻车身质量的期望也越来越高。减轻车身质量能够减少燃油的消耗是因为驱动车辆前行的能量需求与其质量成正比。而减轻车身质量的一种有效手段就是采用复合材料或者合金、空心结构以及二者的结合。

本文涉及的复合结构管是由一种环氧聚合物泡沫Terocore与不同合金等级和壁厚的铝管构成的，其主要结构是在较厚的外壁和较薄的内壁之间填充一层聚合物泡沫。通过对比普通合金管和复合结构管在准静态和动态条件下3点作用弯曲情况发现，采用泡沫填充的复合结构管，其峰值承载能力和最大吸收能量均比普通合金管提高20%～40%。但是，在比能量吸收方面，两者没有太大的区别。

通过对复合材料铝管进行数学模型分析和静态试验分析发现，复合材料能够通过局部弯曲来改变合金管的变形形式。此外，通过有限元仿真分析也得到了与试验验证相符合的仿真结果。总体来说，采用这种新型的复合结构合金管，能够在保证车辆碰撞安全性的前提下，有效减轻车身质量。

Gayan Rathnaweera et al. SAE 2012-01-0783.

编译：范狄