车用硬质聚氨酯泡沫力学实验及有限元仿真

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1、工程硕士学位论文车用硬质聚氨酯泡沫力学实验及有限元仿真作者姓名陈诚工程领域车辆工程校内指导教师曲杰教授校外指导教师杨军高级工程师所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2015年1月MechanicalexperimentsandfiniteelementsimulationofrigidpolyurethanefoaminthecarADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChenChengSupervisor：Prof.QuJieSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzh

2、ou,China分类号：U467.3学校代号：10561学号：201221003263华南理工大学硕士学位论文车用硬质聚氨酯泡沫力学实验及有限元仿真作者姓名：陈诚校内指导教师姓名、职称：曲杰副教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：车辆工程论文形式：产品研发工程设计应用研究工程/项目管理调研报告研究方向：汽车车身结构与安全、先进制造技术论文提交日期：2015年1月9日论文答辩日期：2015年3月13日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：熊锐委员：邬晴晖姜立标赵克刚曲杰华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在

3、导师的指导下独立进行研宄所取得的研宄成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年多月/JT日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印

4、或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。0不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》,传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“V”）作者签名：陈&曰期：2〇丨指导教师签名、狄日期0T摘要在汽车碰撞过程中，侧面碰撞因为碰撞位置距离乘员近，缓冲空间小，给乘员造成严重的伤害，因而成为汽车安全领域关注的焦点。硬质聚氨酯泡沫作为一种吸能材料，由于具有密度低，质量轻，

5、吸能效果好等特点成为汽车内外饰总成中重要的填充材料之一。本文通过实验研究了硬质聚氨酯泡沫的力学性能，并根据实验数据对商用有限元软LS-DYNA中泡沫材料模型进行了评估，选出了比较合适的模拟硬质聚氨酯泡沫的材料模型，具体内容包括以下几个方面：（1）在单轴压缩实验中，硬质聚氨酯泡沫的平台应力、弹性模量、吸能量和吸能效率在不同应变速率下表现出一定的应变速率敏感性，并且在压缩过程的三个阶段内，硬质聚氨酯泡沫表现出不同的恢复特性。（2）在拉伸实验中，硬质聚氨酯泡沫的断裂表现出脆性特性，并且拉伸断裂强度和弹性模量随着应变速率的增大而增大，但是拉伸断裂应变却表现出相反的规律。（3）在静

6、水压等压实验中，硬质聚氨酯泡沫的弹性模量和平台应力比单轴压缩实验的都要高；在围压实验中曲线只有两个阶段：弹性阶段和峰值后区阶段，而且当围压超过一定数值（本文为0.6MPa）时，硬质聚氨酯泡沫的力学特性曲线表现出随机性，并无规律可言。（4）采用Mat83，Mat163，Mat75三种LS-DYNA材料模型对胯部位置的硬质聚氨酯泡沫进行模拟时，其均符合行业要求的前24mm溃缩空间内，冲击头反力小于3000N要求，但是与碰撞实验的曲线相比较，Mat75材料模型仿真曲线更接近于实验曲线，且在前24mm溃缩空间内，硬质聚氨酯泡沫的吸能量达到了总能量的46.7%。关键字：汽车安全；硬

7、质聚氨酯泡沫；应变速率；屈服圆IABSTRACTSideimpactcausesseriousinjurytotheoccupantsduetotheneardistanceandsmallbufferspacebetweencollisionlocationandoccupants.Sideimpacthasbecomeoneofthefocusesinautomotivesafetyfield.Rigidpolyurethanefoamhasbecomeoneoftheimportantfilledmaterialsina