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新型点阵夹层防撞梁与负泊松比吸能盒复合总成开发与吸能性能
被引量：
6
1
作者
李兆凯
马正东
+1 位作者
李亦文
张伟
《中国公路学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期322-334,共13页
为高效解决车身结构抗撞性和轻量化同步实现的难题,以乘用车前防撞梁与吸能盒为例,将点阵夹层结构与负泊松比结构用于其设计,并考察新型复合总成的吸能性能。以传统高强钢方案作为对标基准,获取待开发总成的性能设计依据。基于高强钢总...
为高效解决车身结构抗撞性和轻量化同步实现的难题,以乘用车前防撞梁与吸能盒为例,将点阵夹层结构与负泊松比结构用于其设计,并考察新型复合总成的吸能性能。以传统高强钢方案作为对标基准,获取待开发总成的性能设计依据。基于高强钢总成40%重合率碰撞试验,完成有限元模型的精度验证,进而获得全宽碰撞的结构响应特征及吸能参考数值,用于指导新型总成的开发。通过数值模拟算例,分析新型复合总成对冲击输入能量的适应性及吸能量对负泊松比吸能盒壁厚的敏感性,从而提出增加吸能盒封板与防撞梁支撑的改进方案。改进后的点阵夹层防撞梁具有更佳的承载刚度与载荷传递能力,总成变形模式愈加合理;改进前、改进方案1与改进方案2的总成吸能量分别占输入总能量的11.5%、68.2%与92.76%,高于高强钢方案的64.09%;改进方案2较高强钢方案减重32.9%。复合前防撞总成的台车试验与仿真结果对比显示:输入能量、碰撞初速度、总成吸能量、平均压溃量、平均碰撞力与回弹速度等指标的偏差绝对值均小于5%。结果表明:采用点阵夹层结构与负泊松比结构后,新型复合总成的吸能性能与轻量化水平均优于高强钢方案,2类结构适合于车辆承载与吸能结构,复合总成的设计方法与开发流程适用于相关新型结构的开发。
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关键词
汽车工程
复合防撞总成
抗撞性与轻量化设计
点阵夹层结构
负泊松比
防撞梁
吸能盒
原文传递
增材制造BCCZ点阵夹芯梁结构的自由振动分析
被引量：
1
2
作者
张武昆
谭永华
+3 位作者
高玉闪
王珺
赵剑
耿小亮
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第1期318-325,共8页
通过理论、有限元和试验方法研究了悬臂边界条件下BCCZ(体心立方点阵边界添加Z向杆件增强构型)点阵夹芯梁结构的振动行为。基于哈密顿原理和“改进折线”法,获得其振动频率理论模型。并使用SLM(选择性激光熔融)技术和钛合金TC4材料制备...
通过理论、有限元和试验方法研究了悬臂边界条件下BCCZ(体心立方点阵边界添加Z向杆件增强构型)点阵夹芯梁结构的振动行为。基于哈密顿原理和“改进折线”法,获得其振动频率理论模型。并使用SLM(选择性激光熔融)技术和钛合金TC4材料制备了BCCZ点阵夹芯梁试件,进行了模态试验,有限元和试验验证了理论模型的准确性。然后研究了胞元直径、面板厚度和芯子高度等结构几何参数和材料性能对BCCZ点阵结构振动性能的影响规律。结果表明:减小胞元直径,减小面板厚度,提高芯子高度均可以提高BCCZ点阵夹芯梁结构的一阶固有频率参数(一阶固有频率与同质量同面板面积的实体结构之比),胞元直径的影响最明显。面板-芯子-面板材料组合为钛-铝-钛时一阶固有频率最高。研究结果对BCCZ点阵夹芯结构的设计及工程应用具有一定的指导意义。
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关键词
点阵夹芯梁
自由振动
固有频率
增材制造
有限元
下载PDF
职称材料
泡沫增强复合材料点阵夹芯梁抗冲击性能
被引量：
2
3
作者
王春国
文安松
+1 位作者
范子豪
黄威
《高压物理学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期113-122,共10页
基于考虑分层失效和渐进损伤的三维Hashin失效准则,对复合材料点阵夹芯梁结构及其泡沫增强夹芯结构开展了局部冲击加载下的数值模拟分析,研究了冲击强度及泡沫增强效应对复合材料点阵夹芯梁结构抗冲击性能的影响。通过与实验的对比分析...
基于考虑分层失效和渐进损伤的三维Hashin失效准则,对复合材料点阵夹芯梁结构及其泡沫增强夹芯结构开展了局部冲击加载下的数值模拟分析,研究了冲击强度及泡沫增强效应对复合材料点阵夹芯梁结构抗冲击性能的影响。通过与实验的对比分析,验证了数值模型的有效性。结果显示,冲击强度的变化对结构的动态响应、失效模式及能量耗散形式都有明显的影响。泡沫增强效应使结构的横向变形响应速度降低,并且随着冲击强度的增加尤为敏感。泡沫芯材的压缩和开裂失效使得结构保持良好的完整性和更低的损伤程度,有效地降低了其他组分的能量吸收比,表明泡沫填充有效地提升了复合材料点阵梁结构在局部冲击载荷作用下的防护效能。
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关键词
复合材料
点阵夹芯梁
抗冲击性能
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职称材料
题名
新型点阵夹层防撞梁与负泊松比吸能盒复合总成开发与吸能性能
被引量：
6
1
作者
李兆凯
马正东
李亦文
张伟
机构
长安大学汽车学院
长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室
密歇根大学机械工程系
一汽解放汽车有限公司车身开发部
西北工业大学无人机特种技术国家重点实验室
出处
《中国公路学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期322-334,共13页
基金
国家自然科学基金项目(51905043)
陕西省自然科学基础研究计划项目(2018JQ5072)
中央高校基本科研业务费专项资金项目(300102228105)。
文摘
为高效解决车身结构抗撞性和轻量化同步实现的难题,以乘用车前防撞梁与吸能盒为例,将点阵夹层结构与负泊松比结构用于其设计,并考察新型复合总成的吸能性能。以传统高强钢方案作为对标基准,获取待开发总成的性能设计依据。基于高强钢总成40%重合率碰撞试验,完成有限元模型的精度验证,进而获得全宽碰撞的结构响应特征及吸能参考数值,用于指导新型总成的开发。通过数值模拟算例,分析新型复合总成对冲击输入能量的适应性及吸能量对负泊松比吸能盒壁厚的敏感性,从而提出增加吸能盒封板与防撞梁支撑的改进方案。改进后的点阵夹层防撞梁具有更佳的承载刚度与载荷传递能力,总成变形模式愈加合理;改进前、改进方案1与改进方案2的总成吸能量分别占输入总能量的11.5%、68.2%与92.76%,高于高强钢方案的64.09%;改进方案2较高强钢方案减重32.9%。复合前防撞总成的台车试验与仿真结果对比显示:输入能量、碰撞初速度、总成吸能量、平均压溃量、平均碰撞力与回弹速度等指标的偏差绝对值均小于5%。结果表明:采用点阵夹层结构与负泊松比结构后,新型复合总成的吸能性能与轻量化水平均优于高强钢方案,2类结构适合于车辆承载与吸能结构,复合总成的设计方法与开发流程适用于相关新型结构的开发。
关键词
汽车工程
复合防撞总成
抗撞性与轻量化设计
点阵夹层结构
负泊松比
防撞梁
吸能盒
Keywords
automotive
engineering
composite
anti-collision
assembly
crashworthiness
and
lightweight
design
lattice
sandwich
structure
negative
Poisson’s
ratio
anti-collision
beam
energy-absorption
box
分类号
U463.83 [机械工程—车辆工程]
原文传递
题名
增材制造BCCZ点阵夹芯梁结构的自由振动分析
被引量：
1
2
作者
张武昆
谭永华
高玉闪
王珺
赵剑
耿小亮
机构
西安航天动力研究所
西安航天动力研究所液体火箭发动机技术重点实验室
航天推进技术研究院
西北工业大学力学与土木建筑学院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023年第1期318-325,共8页
基金
航天先进制造技术研究联合基金(U1737205)
国家自然科学基金面上项目(51775412)
液体火箭发动机重点实验室开发基金(6142704200405)。
文摘
通过理论、有限元和试验方法研究了悬臂边界条件下BCCZ(体心立方点阵边界添加Z向杆件增强构型)点阵夹芯梁结构的振动行为。基于哈密顿原理和“改进折线”法,获得其振动频率理论模型。并使用SLM(选择性激光熔融)技术和钛合金TC4材料制备了BCCZ点阵夹芯梁试件,进行了模态试验,有限元和试验验证了理论模型的准确性。然后研究了胞元直径、面板厚度和芯子高度等结构几何参数和材料性能对BCCZ点阵结构振动性能的影响规律。结果表明:减小胞元直径,减小面板厚度,提高芯子高度均可以提高BCCZ点阵夹芯梁结构的一阶固有频率参数(一阶固有频率与同质量同面板面积的实体结构之比),胞元直径的影响最明显。面板-芯子-面板材料组合为钛-铝-钛时一阶固有频率最高。研究结果对BCCZ点阵夹芯结构的设计及工程应用具有一定的指导意义。
关键词
点阵夹芯梁
自由振动
固有频率
增材制造
有限元
Keywords
lattice
sandwich
beam
free
vibration
natural
frequency
additive
manufacturing
finite
element
分类号
O327 [理学—一般力学与力学基础]
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职称材料
题名
泡沫增强复合材料点阵夹芯梁抗冲击性能
被引量：
2
3
作者
王春国
文安松
范子豪
黄威
机构
中国船舶重工集团公司第七一九研究所
华中科技大学船舶与海洋工程学院
出处
《高压物理学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第1期113-122,共10页
基金
国家自然科学基金(11802100)。
文摘
基于考虑分层失效和渐进损伤的三维Hashin失效准则,对复合材料点阵夹芯梁结构及其泡沫增强夹芯结构开展了局部冲击加载下的数值模拟分析,研究了冲击强度及泡沫增强效应对复合材料点阵夹芯梁结构抗冲击性能的影响。通过与实验的对比分析,验证了数值模型的有效性。结果显示,冲击强度的变化对结构的动态响应、失效模式及能量耗散形式都有明显的影响。泡沫增强效应使结构的横向变形响应速度降低,并且随着冲击强度的增加尤为敏感。泡沫芯材的压缩和开裂失效使得结构保持良好的完整性和更低的损伤程度,有效地降低了其他组分的能量吸收比,表明泡沫填充有效地提升了复合材料点阵梁结构在局部冲击载荷作用下的防护效能。
关键词
复合材料
点阵夹芯梁
抗冲击性能
Keywords
composite
material
lattice
sandwich
beam
impulsive
resistance
分类号
O347 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
新型点阵夹层防撞梁与负泊松比吸能盒复合总成开发与吸能性能
李兆凯
马正东
李亦文
张伟
《中国公路学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
6
原文传递
2
增材制造BCCZ点阵夹芯梁结构的自由振动分析
张武昆
谭永华
高玉闪
王珺
赵剑
耿小亮
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2023
1
下载PDF
职称材料
3
泡沫增强复合材料点阵夹芯梁抗冲击性能
王春国
文安松
范子豪
黄威
《高压物理学报》
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
下载PDF
职称材料
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