能量吸收裝置耐撞性研究畢業(yè)論文(參考版)
2025-06-23 04:18本頁(yè)面
【正文】 也要向中北大學(xué)理學(xué)院力學(xué)系為學(xué)生付出辛勤勞動(dòng)的其他各位老師表示衷心的謝意。同時(shí)，要感謝實(shí)驗(yàn)室的李艷輝老師和關(guān)學(xué)鋒老師，他們?cè)谖以囼?yàn)期間給予了大量的幫助和指導(dǎo)。并且孫老師事無(wú)巨細(xì)的修改論文的精神令我深深的敬佩和感激。參考文獻(xiàn)[1] ,1986,16(1)：28～39[2] Johnson W, Reid S R. Metallic energy dissipating Mechanic Review,1978 ,31 :277～288[3] ,1985,3:2～9[4] 趙凱,沈建虎,劉凱欣等. ，43(3):312～316[5] 楊嘉陵,余同希,王仁. , 1993,23(1):23～33[6] Deruntz J A,Hodge P G. Crashing of a tube between rigid plate [J].Appl Mech ASME 1963,30:391～395[7] Reid S R ,Reddy T Y. Effects of strain hardening on the lateral pression of tube between rigid plate [J].Int J Solids Structures,1978,14 :213～225[8] Redwood R G. Discussion of Ref. 9 [J].Appl Mech ,1964,31:357～358[9] Reid S R ,Reddy T Y. Phenomena associated with the crushing of metaltubes between rigid plate[J]. Int J Solids Structures,1979,16:545～562[10] Shim V P W,Quah S E. Effects of geometrical and loading parameters on wave propagation in a circular ring[J].International Journal of Impact Engineering,2001,25:103～222[11] Shu D W,Lim B B. Metal tube under lateral pression,engineering plasticity and impact dynamics[Z]. Editor by L Zhang,2001,75～95[12] 張鐵光,郭曉剛. 受橫向沖擊圓環(huán)的粘塑性大變形分析[J].爆炸與沖擊,1990,10(1):55～61[13] ,1979,1:89～91[14] Choi S T,Carney J F,Veillette J R. Energydissipation characteristics of steel Mechanics 1986,6:301～305[15] 楊嘉陵,—，2002,23(5):421～426[16] 余同希,:科學(xué)出版社,1992[17] 宋宏偉,趙桂范,2000,1:11～14[18] . 上海:上海交通大學(xué),2000[19] 余同希，：[20] 余同希. . 合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社,1992致 謝本文是在孫華東老師的悉心指導(dǎo)、啟發(fā)和熱誠(chéng)的幫助下完成的。研究結(jié)果表明，圓環(huán)結(jié)構(gòu)是高效的能量吸收裝置。第四章中，在經(jīng)典剛塑性理論的基礎(chǔ)上，采用動(dòng)力有限元程序LSDYNA對(duì)金屬圓環(huán)結(jié)構(gòu)在沖擊下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行數(shù)值分析，從計(jì)算機(jī)模擬得到的圓環(huán)沖擊變形圖中，可以看到低速?zèng)_擊下的圓環(huán)的變形形態(tài)與壓縮試驗(yàn)得到的圓環(huán)的變形形態(tài)是相似的。第三章中對(duì)圓環(huán)進(jìn)行了壓縮和沖擊試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)研究了圓環(huán)在壓縮和沖擊過(guò)程中的變形模態(tài)，從試驗(yàn)中得到的圓環(huán)在壓縮過(guò)程中的載荷—位移曲線。因此，圓環(huán)成為一種研究得最充分應(yīng)用得最廣泛的能量吸收元件。塑性彎曲作為一種能量耗散機(jī)制，在碰撞能量吸收裝置中有著廣泛的應(yīng)用。由于現(xiàn)實(shí)中撞擊的普遍性和緩沖吸能的重要性，就有必要對(duì)緩沖吸能材料進(jìn)行深入的研究。在本篇畢業(yè)論文中，我們學(xué)習(xí)、介紹了已有的研究成果，對(duì)已有的理論進(jìn)行了深入的學(xué)習(xí)、理解。設(shè)計(jì)良好的能量吸收裝置可以使能量的耗散以一種有控制的方式進(jìn)行，即不但能吸收設(shè)計(jì)要求的碰撞總能量，而且能按設(shè)計(jì)要求控制碰撞力和減速度的變化。因此，在碰撞中結(jié)構(gòu)所吸收的總能量是這個(gè)問(wèn)題中最主要的一個(gè)參數(shù)。圓環(huán)在沖擊過(guò)程中的動(dòng)能—時(shí)間曲線如下： 沖擊過(guò)程中圓環(huán)的動(dòng)能時(shí)間曲線 沖擊過(guò)程中圓環(huán)的總能量時(shí)間曲線5 總結(jié)隨著人類社會(huì)的進(jìn)步及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，耐撞性的研究工作越來(lái)越引起人們的重視。從而可以通過(guò)以下節(jié)點(diǎn)和單元在模擬沖擊過(guò)程中的應(yīng)力、位移、能量的各種曲線和云圖，對(duì)圓環(huán)的沖擊動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行研究。運(yùn)行LSPREPOST,選擇FileOpenBinary Plot命令,讀入d3plot結(jié)果數(shù)據(jù)文件。啟動(dòng)LSDYNA求解器,選擇修改后的k文件,調(diào)用LSDYNA970求解器求解。選擇Main MenuSolutionWrite ,生成k文件。 有限元模型選擇Main MenuPreprocessorLSDYNA OptionsParts Options命令,生成PART。圓環(huán)被劃分成1408個(gè)單元，590個(gè)節(jié)點(diǎn)。 SOLID164實(shí)體單元幾何特性依次選擇材料模型,通過(guò)路徑 LSDYNANolineearInelasticIsotropic HardeningBilinear Isotropic，分別輸入DENS密度、EX 楊氏模量、泊松比NUXY 、Yield Stress屈服極限、Tangent Moduls切變模量的數(shù)值，通過(guò)路徑LSDYNA LineearElasticIsotropic，分別輸入上下實(shí)體的DENS密度、EX楊氏模量、NUXY泊松比。這個(gè)單元只用在動(dòng)力顯式分析，它支持所有的非線性特性。本文采用國(guó)際單位制㎏mmsmNkPa，屈服極限為3E5，切變模量為1E7。圓環(huán)尺寸為外直徑58mm內(nèi)直徑54mm高度10mm。 LSDYNA分析流程在“分析問(wèn)題的規(guī)劃”中要綜合考慮問(wèn)題的特點(diǎn)、計(jì)算精度、時(shí)間；在“前處理”中要指定單元類型、實(shí)常數(shù)、材料模型；建立有限元模型；定義接觸、邊界條件，施加載荷；輸出K文件；在“加載與求解”中要設(shè)置求解參數(shù)并求解。能夠模擬真實(shí)世界的各種復(fù)雜的問(wèn)題，特別適合求解各種二維、三維非線性結(jié)構(gòu)的高速碰撞、爆炸和金屬成型等非線性動(dòng)力沖擊問(wèn)題，同時(shí)可以求解傳熱、流體及流固耦合問(wèn)題。本章將重點(diǎn)討論LSDYNA軟件的基本算法以及仿真研究中與之相關(guān)的主要問(wèn)題的處理方法，如材料性質(zhì)、單元選擇、接觸碰撞界面算法等，這些問(wèn)題的理解和正確處理對(duì)于提高仿真結(jié)果的可靠性是非常重要的。 試件的沖擊參量試件編號(hào)落錘質(zhì)量(kg)落錘高度(m)沖擊速度(m/s)沖擊能量(J)1152252536575 試驗(yàn)結(jié)果圖 試件1變形圖 圖 試件2變形圖 圖 試件3變形圖4 圓環(huán)沖擊的有限元分析隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展和以有限元法為基礎(chǔ)的工程計(jì)算方法的發(fā)展已日趨成熟，數(shù)值方法已成為碰撞研究的最重要的手段之一。10 mm 試驗(yàn)原理在只考慮重力作用下的近似理想狀態(tài)下，落錘式試驗(yàn)機(jī)的勢(shì)能改變量等于其動(dòng)能的改變量： 重物下落
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