车用硬质聚氨酯泡沫的力学特性研究和仿真应用

《车用硬质聚氨酯泡沫的力学特性研究和仿真应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、工程硕士学位论文车用硬质聚氨酯泡沫的力学特性研究和仿真应用作者姓名马强工程领域车辆工程校内指导教师曲杰副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2018年4月ResearchandSimulatingApplicationofMechanicalPropertiesofAutomotiveRigidPolyurethaneFoamsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:MaQiangSupervisor:A/Prof.QuJieYangJunSouthChinaUniversityofTechno

2、logyGuangzhou,China分类号：U465.9学校代号：10561学号：201521003208华南理工大学硕士学位论文车用硬质聚氨酯泡沫的力学特性研究和仿真应用车用硬质聚氨酯泡沫的力学特性作者姓名：马强指导教师姓名、职称：曲杰副教授；杨军高级工程师申请学位级别：工程硕士学科专业名称：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：车身结构与安全论文提交日期：2018年4月15日论文答辩日期：2018年5月29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：李礼夫（教授）委员：汪席文（高级工程师）；姜立标（副教授）；赵克

3、刚（副教授）；石柏军（副教授）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导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。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已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已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：2018年5月30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：研究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

4、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，（校保密委员会审定为涉密学位时间：年月日）于年月日解密后适用本授权书。□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“√”)作者签名：日期：2018年5月30日指导教师签名：日期：2018年5月30日作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮

5、编)摘要在汽车结构中，硬质聚氨酯泡沫常被用作内饰和保险杠中的缓冲块，发生碰撞时，其能够缓和冲击和吸收能量，对乘员和行人的安全保护有积极的作用。因此研究车用硬质聚氨酯泡沫的力学性能对于设计泡沫缓冲件和汽车安全性能有重要意义。硬质聚氨酯泡沫的力学特性具有复杂性，受到很多因素影响。本文首先通过文献确定了应当以相对密度、基体材料性质、胞体特征、和力学试验数据等为研究泡沫材料力学特性的关键。LS-DYNA是汽车碰撞安全领域常用的有限元分析软件，本文的研究结论最终要进行仿真应用，因此总结分析了软件中相关的泡沫材料模型，并归纳出创建材料模型的流程，和确定参数所需要的试验数据，以及这些材料模型的适用范围和

6、计算特点。然后本文进行硬质聚氨酯泡沫的力学特性试验，试样取样于车门内饰板中的缓冲块，采用三轴压缩试验仪，进行了50kg/m3、70kg/m3两种密度试样在不同压力下的不固结不排水试验，得到了试验曲线。然后按照ASTMD1623-09标准，进行了50kg/m3、110kg/m3两种密度试样在1~100/s应变率的拉伸试验，发现硬质聚氨酯泡沫的拉伸弹性模量、断裂强度和应变率的关系。这两组试验属于本课题组对硬质聚氨酯泡沫研究的系列试验，本文还总结了已有的单轴拉伸和压缩、静水压、不固结不排水等试验数据，构成完整的单轴和三轴力学特性试验数据。基于试验数据，本文主要根据Gibson和Ashby理论中的

7、单轴拉伸、压缩、多轴压缩力学特性的本构关系，计算得出本种类硬质聚氨酯泡沫对应的材料常数，实现对不同密度材料的不同力学特性的预测。最后，在LS-DYNA中进行研究结论的仿真应用。首先建立了基于理论的闭孔胞体有限元模型，验证了本构关系理论中胞体的变形假设的合理有效性。然后进行了行人安全保护中下腿型对保险杠试验的仿真，计算得到了60kg/m3泡沫的理论数据，对比分析了四种泡沫密度和三种材料模型选择对仿真结果的重要影响。关键字：