金属与复合材料的混合结构吸能特性研究

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1、学校代号10532学号S1502W0172分类号U463密级公开工程硕士学位论文金属与复合材料的混合结构吸能特性研究学位申请人姓名余航培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称孙光永副研究员王建华高工学科专业车辆工程研究方向汽车轻量化及被动安全论文提交日期2018年4月23日学校代号：10532学号：S1502W0172密级：公开湖南大学工程硕士学位论文金属与复合材料的混合结构吸能特性研究学位申请人姓名：余航导师姓名及职称：孙光永副研究员王建华高工培养单位：械与运载工程学院专业名称：车辆工程论文提交日期：20

2、18年4月23日论文答辩日期：2018年5月20日答辩委员会主席：程军圣教授StudyonEnergyAbsorptionCharacteristicsofMetal/CompositeHybridStructuresbyYuHangB.E.(HefeiUniversityofTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinMechanicalEng

3、ineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorAssociateProfessorSunGuangyongSeniorEngineerWangJianhuaMay,2018工程硕士学位论文湖南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

4、全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月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，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书。2．不保密□。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I金属与复合材料的混合结构吸

5、能特性研究摘要复合材料吸能结构件在轴向和横向压溃下具有良好的吸能特性并且已经开展了许多相关的工作。然而，研究的同时发现复合材料具有高脆性、失效不稳定性以及高成本等诸多问题。尤其是在横向加载下复合材料结构件过早地失去承能力，让复合材料作为吸能件优势没有那么突出。逐渐地，越来越多的研究开始转向金属与复合材料的混合结构。由于金属的参与，很好的保持了整个混合结构的韧性，并且在金属规则的塑性变形下，复合材料的变形也变得更加稳定。金属与复合材料混合使用时产生的交互效应，也提高了整个结构的吸能潜力，同时，由于金属的成本远

6、低于复合材料，整个结构的成本也能够大大的降低，从而更好的在工程上进行使用。本文就是针对金属铝合金和碳纤维复合材料（CFRP）的混合结构，进行吸能特性的相关研究工作。为了简化汽车侧碰和正碰时的能量吸能特性研究，正文分别采用三点弯实验和轴向压溃实验来代替构件的侧碰和正碰时的工况，并且用复合材料和金属圆管进行混合来代替混合结构梁。通过对实验进行分析和研究，确定了三点弯实验中I型混合管和轴向压溃实验中的I型三明治管为更优的吸能结构。为了探索混合管作为吸能构件在工程应用中有更好的吸能能力，从而通过有限元仿真对混合管中

7、CFRP管的长度以及厚度的参数化分析，定性的研究不同参数对整个混合结构吸能特性的影响。最终，为了使整个研究更具有工程意义，我们将混合结构应用为汽车前保险杠中，从而研究混合结构保险杠在低速碰撞下的侵入量、吸能以及最大加速度等各项特性。通过保险杠实际的数值模型，在有限元中建立仿真模型展开相对应的各项研究，定性分析混合结构保险杠在低速碰撞下所具有的优势，从而为工程设计提供基本的思路和方法。关键词：混合结构；吸能；三点弯和轴向压溃实验；有限元仿真；保险杠II工程硕士学位论文AbstractManyresearche

8、shavebeendonethatcompositestructureshaveexcellentcharacteristicsofenergyabsorptionundertransversalandaxialcompressionconditions.However,compositematerialshavemanyproblemssuchashighbrittlenessandunstablefailur