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日期：25-08-27 時(shí)間：12:46 來(lái)源： 益榮金屬
閉孔泡沫鋁夾層結(jié)構(gòu)耐撞性研究（二十五）
2.5夾層結(jié)構(gòu)彎曲工況下的數(shù)值計(jì)算
由于試驗(yàn)條件限制，未能獲得芯層與面板之間膠層的基本力學(xué)性能，所以只對(duì)鋁合金夾層結(jié)構(gòu)的臨界失效模式為芯層剪切和壓痕壓入的試件進(jìn)行仿真分析，本小節(jié)采用ABAQUS/Explicit模塊對(duì)三點(diǎn)彎曲工況進(jìn)行有限元分析計(jì)算；由于本節(jié)所采用的模型未涉及泡沫單元的失效即單元?jiǎng)h除，所以模型主要為了驗(yàn)證臨界失效模式、結(jié)構(gòu)剛度以及臨界載荷。
2.5.1有限元模型介紹
根據(jù)各試件的實(shí)際尺寸建立有限元模型，如圖2.23所示，仿真夾層結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為180mm，寬度為40mm，跨度為120mm，模型中所有部件(包括面板、泡沫芯層、壓頭、支撐端和夾緊塊)均用8節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元C3D8R，壓頭、支撐端和夾緊塊均設(shè)置為剛體；夾層結(jié)構(gòu)部分兩節(jié)點(diǎn)間尺寸均小于2mm，模型總節(jié)點(diǎn)數(shù)35239，單元數(shù)27128；考慮到實(shí)際夾具外形過(guò)于復(fù)雜，影響仿真計(jì)算效率，對(duì)彎曲試驗(yàn)的邊界條件作合理簡(jiǎn)化，仿真過(guò)程限制夾緊塊和支撐端六個(gè)方向的自由度，控制壓頭只能在Z軸方向平動(dòng)，在夾緊塊與上面板接觸面處加載一個(gè)等面積的壓力作用在上面板，用來(lái)簡(jiǎn)化初始狀態(tài)螺栓作用在夾緊塊上產(chǎn)生的壓力。模型中各部件之間采用通用接觸，摩擦系數(shù)為0.3，由于不考慮界面分離的情況，因此面板與泡沫芯層之間用Tie連接。由圖2.2可知，鋁合金面板材料為理想彈塑性材料，所以面板材料采用非線(xiàn)性彈塑性本構(gòu)模型，使用表2.2中的彈性模量和鋁合金的拉伸屈服應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)表示，泊松比取0.33；泡沫芯層材料選擇 ABAQUS/Explicit自帶的CRUSHABLE FOAM本構(gòu)模型，該本構(gòu)需要輸入壓縮屈服應(yīng)力比1.14,泊松比0.01,單軸壓縮真實(shí)屈服應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)等材料參數(shù)。因?yàn)楸灸Ｐ椭兴斜緲?gòu)均未考慮應(yīng)變率的影響且鋁合金和泡沫鋁在低速范圍內(nèi)的慣性效應(yīng)不明顯，所以為了提高計(jì)算效率，模型中壓頭的加載速度為1m/s。
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