填充梯度泡沫铝锥形吸能盒轴向压缩行为与设计

吴熙蔚; 张建勋

应用力学学报 ›› 2025, Vol. 42 ›› Issue (5) : 1086 -1097.

吴熙蔚, 张建勋

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摘要

为了满足结构轻量化和吸能需求，设计和研究优异的吸能盒结构，采用ABAQUS有限元软件对填充梯度泡沫铝锥形吸能盒准静态轴向压缩行为进行了仿真模拟和轻量化设计。通过与文献实验对比，验证了有限元计算模型的有效性。接着研究了正方形截面吸能盒锥形底角、诱导槽数目、诱导槽的高度和深度以及梯度材料参数等因素对填充梯度泡沫铝锥形吸能盒结构轴向压缩下吸能特性的影响。之后以同等质量结构较低峰值载荷及优异能量吸收为优化目标，对填充梯度泡沫铝锥形吸能盒结构进行了优化设计。结果表明:这些因素对提高吸能盒吸能特性有较好的效果，优化后的填充梯度泡沫铝锥形吸能盒结构最大峰值力降低了20%、比吸能提高了3.6%，并且其碰撞力-位移曲线更加平缓，更有利于吸能盒能量吸收。