分层屈服强度梯度蜂窝材料的动力学性能研究

基于功能梯度材料的概念,建立了具有固定相对密度的分层屈服强度梯度圆形蜂窝材料模型。在此基础上具体讨论了屈服强度梯度和冲击速度对圆形蜂窝材料变形模式及能量吸收性能的影响。研究结果表明,屈服强度梯度的变化使得蜂窝材料的局部变形模式发生了变化。中低速冲击下,分层梯度蜂窝材料冲击端的动力响应表现出分段平台特性。合理地调节屈服强度梯度的变化可以减小初始峰值应力,并能够有效地控制进入被保护结构的应力值,同时实现蜂窝材料单位质量能量吸收率的控制。研究结果可为功能梯度蜂窝材料的研究和设计提供参考。

考虑侧碰的汽车B柱加强板材料性能梯度优化

为减轻汽车B柱的重量、提高B柱的侧面抗撞性及简化B柱的加工工艺,提出利用高强度钢板热成形技术生成变屈服强度的单一厚度B柱加强板对原车进行改进的措施。为了使热成形B柱的材料梯度分布趋于合理,利用有限元数值模拟对其进行了优化设计。以某轿车为例,基于响应面数值优化方法,采用部件碰撞仿真分析,对热成形B柱加强板的材料性能梯度分布进行了优化。对最终的优化结果进行了整车侧碰仿真,并与原车进行了对比。结果表明,优化后的热成形变梯度B柱使车身减重0.773 kg的同时较好地满足侧面碰撞的要求。

功能梯度蜂窝材料的面内冲击性能研究

根据功能梯度特性的概念,建立了具有递变屈服强度梯度特性的圆形蜂窝结构数值仿真模型。在此模型的基础上详细讨论了递变屈服强度梯度和冲击速度对圆形蜂窝材料面内冲击性能的影响。研究结果表明递变梯度值对蜂窝结构的变形模式有较大影响。通过合理地选择蜂窝结构的递变屈服强度梯度值,进入被保护结构的应力值明显降低,蜂窝材料的能量吸收能力也得到有效控制。该结果能为完善屈服强度梯度蜂窝材料的研究和设计提供理论指导。