蜂窩鋁結構廣泛應用于汽車(chē)、航空航天與軌道交通等領(lǐng)域。在汽車(chē)行業(yè)中，蜂窩鋁結構多應用于車(chē)輛碰撞壁障設計，通過(guò)改變蜂窩鋁結構設計參數反映車(chē)體不同區域的力學(xué)特性。在整車(chē)前期設計階段，通常采用虛擬仿真的方式進(jìn)行整車(chē)碰撞性能預測。其中，仿真中使用的有限元蜂窩鋁壁障的精度和復雜程度，直接關(guān)系到碰撞仿真結果的準確性和計算效率。為解決蜂窩鋁局部失效與整體變形難模擬的問(wèn)題，工程院安全開(kāi)發(fā)部研發(fā)團隊通過(guò)蜂窩鋁結構的合理CAE等效，材料級、零部件級的靜、動(dòng)態(tài)試驗研究，對蜂窩鋁薄壁力學(xué)性能、撕裂效應等進(jìn)行精準標定，搭建了完善的蜂窩鋁結構仿真開(kāi)發(fā)體系。
由于蜂窩鋁孔徑結構尺寸較小，蜂窩鋁孔數量較多，為兼顧仿真精度與計算效率，對蜂窩孔徑進(jìn)行合理等效。通過(guò)研究蜂窩鋁結構的局部變形模式，確定蜂窩鋁孔徑結構的網(wǎng)格節點(diǎn)布置方式與尺寸,精確模擬蜂窩鋁孔徑的細節變形。對于實(shí)物蜂窩鋁結構存在粘膠連接方式，同樣進(jìn)行合理的粘膠模擬。
準確的材料參數是高精度蜂窩鋁仿真開(kāi)發(fā)的重要一環(huán)，為得到蜂窩鋁結構的力學(xué)性能卡片，對蜂窩鋁所用鋁箔進(jìn)行不同缺口的料片試驗，得到應力應變參數曲線(xiàn)，結合不同缺口的失效數據，得到基于GISSMO失效的應力應變三軸度曲線(xiàn)，初步完成材料失效模型的開(kāi)發(fā)。
由于加工工藝及孔洞空氣壓縮效應直接影響蜂窩鋁力學(xué)性能，需設計實(shí)物蜂窩鋁單體不同受力狀態(tài)的沖擊試驗，得到單體的力學(xué)特性曲線(xiàn)，將材料失效力學(xué)參數帶入到蜂窩鋁單體仿真模型中，通過(guò)失效力學(xué)參數的再調整，完成蜂窩鋁單體結構的模擬，得到高精度蜂窩鋁單體仿真模型。
蜂窩鋁整體結構通常由不同性能的單體與連接板通過(guò)粘膠、鉚接等方式組合而成，在蜂窩鋁單體精確模擬的基礎上，還需對連接板、粘膠等進(jìn)行精準建模，建立蜂窩鋁整體結構的CAE模型。為提高蜂窩鋁模型的精度，可設計不同受力形式的壓縮試驗，進(jìn)行多重工況分析驗證,通過(guò)調整結構參數、連接模擬方法與失效參數等方式，將蜂窩鋁的仿真力學(xué)表現與實(shí)物力學(xué)特性進(jìn)行匹配，完成蜂窩鋁的仿真開(kāi)發(fā)。
工程院安全開(kāi)發(fā)部目前在蜂窩鋁結構仿真開(kāi)發(fā)領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗，在關(guān)鍵開(kāi)發(fā)技術(shù)上，形成了蜂窩鋁撕裂的精準化模擬方法，已獲得《一種蜂窩鋁材料失效力學(xué)參數確定方法及系統》的發(fā)明專(zhuān)利授權，圍繞蜂窩鋁仿真開(kāi)發(fā)的數個(gè)發(fā)明專(zhuān)利亦在申報中。在蜂窩鋁仿真開(kāi)發(fā)流程方面，綜合仿真開(kāi)發(fā)與試驗驗證，制定了科學(xué)完善的蜂窩鋁高精度仿真開(kāi)發(fā)體系。
目前，基于已形成的蜂窩鋁結構仿真開(kāi)發(fā)技術(shù)體系，已延申開(kāi)發(fā)了涵蓋MPDB、AE-MDB、ODB等主要壁障模型的蜂窩鋁有限元壁障產(chǎn)品庫，后續將圍繞實(shí)際應用，持續開(kāi)發(fā)更多系列的蜂窩鋁有限元產(chǎn)品。
在整車(chē)碰撞測試更符合中國國情的背景下，符合中國道路車(chē)輛特征與交通事故形態(tài)的壁障開(kāi)發(fā)是汽車(chē)安全重要的發(fā)展方向。中汽中心工程院安全開(kāi)發(fā)部充分發(fā)揮在汽車(chē)安全方面的引領(lǐng)作用,立足于汽車(chē)領(lǐng)域，建立高精度蜂窩鋁仿真開(kāi)發(fā)體系，積極尋求航空航天、軌道交通等領(lǐng)域的合作，持續為客戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)！
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