蜂窝铝压缩侵彻力学行为的数值模拟研究

来源 :中国工程物理研究院 | 被引量 : 9次 | 上传用户:hjpy1986
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蜂窝材料是一种新型的结构和功能复合材料,其相对密度低,具有较高的比强度和比刚度以及良好的能量吸收能力,因此被做成各种轻质结构和缓冲吸能构件,在汽车工业、航空航天、建筑以及包装等领域有着广泛的应用。本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了蜂窝铝的壳单元有限元模型和实体单元有限元模型。首先,建立了考虑蜂窝铝结构特征的壳单元有限元模型,利用壳单元模型模拟研究了蜂窝铝的三个方向的单轴压缩,详细分析了壁厚和冲击速度对蜂窝铝变形模式、平台应力和能量吸收的影响。模拟结果显示:蜂窝铝异面方向的变形模式受壁厚和冲击速度的影响很小,主要表现为逐步坍塌的变形模式;蜂窝铝共面方向的变形模式受冲击速度的强烈影响,主要表现为低速时的准静态模式、中速时的过渡模式和高速时的冲击模式;蜂窝铝的平台应力和能量吸收随着壁厚和冲击速度的增大而增大。然后,以LS-DYNA材料库中的126号材料建立了基于实体单元的蜂窝铝有限元模型,材料本构所需要的参数和曲线通过理论分析和壳单元模型模拟获得。利用实体模型对蜂窝铝三个方向的单轴压缩进行了模拟,获得了与壳单元模型相一致的应力应变曲线和能量吸收曲线。同时,蜂窝铝的实体模型计算规模较小,减小了计算时间,提高了计算效率。最后,运用壳单元有限元模型和实体模型模拟了弹体侵彻蜂窝铝实验,模拟结果与实验符合较好。
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