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面向变厚度柔性轧制工艺的帽型梁横向冲击吸能优化设计 预览
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作者 童泽奇 刘杨 刘书田 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期462-472,共11页
作为汽车主要吸能构件的帽型梁的吸能提升设计是备受关注的问题.研究表明,通过优化薄壁结构的厚度可有效提升吸能性能,但复杂的厚度分布造成制造困难.针对可实现厚度调控的工艺,发展易制造的结构设计方法极为必要.本文基于变厚度柔性轧... 作为汽车主要吸能构件的帽型梁的吸能提升设计是备受关注的问题.研究表明,通过优化薄壁结构的厚度可有效提升吸能性能,但复杂的厚度分布造成制造困难.针对可实现厚度调控的工艺,发展易制造的结构设计方法极为必要.本文基于变厚度柔性轧制工艺(variable gauge rolling, VGR)可实现厚度调控的特点,发展建立帽型梁横向冲击吸能优化设计方法.基于变厚度柔性轧制工艺生产的柔性轧制板(tailor rolled blanks,TRB)的特点,将受横向冲击的帽型薄壁梁设计成沿轴线分段变厚度、分段间设梯度过渡段的结构形式,通过调整各段厚度、分段位置和过渡层梯度变化规律,实现性能的优化.以应变能密度分布均匀为优化准则、基于混合元胞自动机(hybird cellular automata, HCA)方法构建优化模型和求解方法,并在迭代过程中施加满足轧制约束的过滤函数,使结构满足轧制工艺要求.其中,轧制约束的过滤函数由粒子群算法自动寻找.基于本文方法,具体设计了柔性轧制帽型梁横向冲击吸能最优的分段位置、各段厚度及过渡段厚度的梯度过渡方式,设计结果验证了方法的有效性. 展开更多
关键词 薄壁结构 吸能结构 变厚度柔性轧制工艺 元胞自动机
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DP980与DP780双相钢帽型梁轴向冲击实验对比 预览
2
作者 韩阳 田泽 +1 位作者 雷建平 李志强 《高压物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期181-188,共8页
作为汽车及航空工业中主要承载和碰撞吸能部件,帽型薄壁梁可通过自身结构塑性变形实现被动吸能。因此,研究帽型薄壁梁结构在冲击载荷作用下的变形模式和吸能特性对其被动安全设计具有重要的意义。分别对DP980和DP780双相钢帽型薄壁梁结... 作为汽车及航空工业中主要承载和碰撞吸能部件,帽型薄壁梁可通过自身结构塑性变形实现被动吸能。因此,研究帽型薄壁梁结构在冲击载荷作用下的变形模式和吸能特性对其被动安全设计具有重要的意义。分别对DP980和DP780双相钢帽型薄壁梁结构开展了落锤轴向冲击实验,并对其变形位移、峰值载荷、变形模态和能量吸收能力进行分析。研究结果表明:无论是DP980还是DP780帽型梁试件,在受到冲击载荷作用时,均从试件上部发生塑性屈曲变形并形成褶皱,其下部则无明显变形;DP980帽型梁冲击变形更小,残余高度更高,宜作为抗冲击变形防护结构;DP780帽型梁最终屈曲变形产生褶皱更多,冲击载荷作用时间增加,峰值载荷更低,宜作为抗冲击载荷防护结构。综合考虑吸能效果,DP980帽型梁的能量吸收能力与DP780帽型梁相近,研究结果为冲击防护结构的选材提供依据。 展开更多
关键词 双相钢 轴向冲击 变形模态 吸能能力
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截面几何参数对帽型梁轴向冲击响应的影响 预览
3
作者 田泽 韩阳 +3 位作者 尹晓文 辛浩 赵隆茂 李志强 《高压物理学报》 CSCD 北大核心 2018年第5期92-99,共8页
帽型梁结构作为汽车前纵梁主要部件,其轴向冲击变形模式和吸能特性是汽车被动安全设计的主要参考指标。为此,对带有倒角的帽型梁进行了初始能量为17.8 kJ的落锤轴向冲击实验和数值模拟。保持梁结构的质量不变,对不带倒角和直角弯折的两... 帽型梁结构作为汽车前纵梁主要部件,其轴向冲击变形模式和吸能特性是汽车被动安全设计的主要参考指标。为此,对带有倒角的帽型梁进行了初始能量为17.8 kJ的落锤轴向冲击实验和数值模拟。保持梁结构的质量不变,对不带倒角和直角弯折的两种截面梁进行同等条件的数值模拟,在一定范围内探讨截面几何参数对帽型梁的变形模式、变形量、吸能总量、峰值载荷、平均碰撞载荷和碰撞力效率的影响。结果表明:对于带有倒角的帽型梁,其变形模式和变形量的计算结果与实验结果基本吻合,验证了计算模型的合理性;倒角的存在使结构变形模式从非紧凑型向紧凑型转变,提高了缓冲效果,降低了峰值载荷;弯折角度由93°变为90°时,对变形模式的影响较小,非直角弯折梁的吸能效果较直角弯折梁好。因此,截面几何参数对帽型梁结构的变形模式和吸能特性有一定影响。 展开更多
关键词 落锤试验 有限元模拟 变形模式 能量吸收
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某型地铁车辆车下帽型梁裂纹扩展寿命预测 预览
4
作者 姜丰 吴华丽 《现代制造技术与装备》 2017年第7期35-38,共4页
针对某型地铁车辆车下帽型梁螺栓孔边开裂问题,本文通过统计大量开裂结构的裂纹情况,分析了裂纹分布规律,并利用有限元仿真技术探究导致帽型梁开裂的主要载荷;对送试验的5根帽型梁开展疲劳台架试验,并基于Paris公式和Minear线性损... 针对某型地铁车辆车下帽型梁螺栓孔边开裂问题,本文通过统计大量开裂结构的裂纹情况,分析了裂纹分布规律,并利用有限元仿真技术探究导致帽型梁开裂的主要载荷;对送试验的5根帽型梁开展疲劳台架试验,并基于Paris公式和Minear线性损伤理论实现了该帽型梁裂纹扩展寿命的预测。研究结果表明:帽型梁结构的裂纹分布主要沿车身纵向,横向排布的帽型梁受横向振动的影响大,其次为垂向和纵向,垂向振动对纵向排布帽型梁的影响明显大于其余两向振动;5根帽型梁试样的剩余疲劳寿命均在1.07以上,与台架试验的结论相同,结构满足标准要求。 展开更多
关键词 地铁车辆 有限元 Paris公式 裂纹扩展寿命
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VRB变厚板典型结构件性能对比试验 预览
5
作者 韩非 张文 +1 位作者 徐伟力 高永生 《精密成形工程》 2017年第6期79-86,共8页
目的 研究VRB与等厚板成形件在吸能特性和抗弯性方面的差异。方法 通过准静态压溃、动态压溃及三点弯曲试验,获得并对比分析VRB变厚板的帽型梁典型结构件性能。结果 变厚帽型梁的特殊结构在进行压溃变形时能起到诱导槽的作用;VRB帽型梁... 目的 研究VRB与等厚板成形件在吸能特性和抗弯性方面的差异。方法 通过准静态压溃、动态压溃及三点弯曲试验,获得并对比分析VRB变厚板的帽型梁典型结构件性能。结果 变厚帽型梁的特殊结构在进行压溃变形时能起到诱导槽的作用;VRB帽型梁相比同质量的等厚板帽型梁,降低了峰值力,且吸能效果更优;随着帽型梁厚度(质量)的增加,冲击速度的提高,峰值力升高,吸收的能量增大;变厚板帽型梁的过渡区位置、过渡区长度、厚度分布等结构参数对抗弯承载性能有较大的影响。结论 变厚板与等质量的等厚板成形件相比,有更好的结构性能特性。 展开更多
关键词 变厚板 结构性能 压溃实验
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双相钢DP600帽型梁碰撞实验与数值模拟 预览 被引量:1
6
作者 李亚 陈新平 连昌伟 《精密成形工程》 2017年第6期87-92,共6页
目的 分析双相钢DP600的烘烤特性对碰撞实验的影响,以及验证修正的Johnson-Cook模型对双相钢DP600动态力学性能描述的准确性。方法 对DP600帽型薄壁梁结构试件在轴向冲击下的压溃变形模式与吸能特性进行实验研究,采用前处理软件Hyper Wo... 目的 分析双相钢DP600的烘烤特性对碰撞实验的影响,以及验证修正的Johnson-Cook模型对双相钢DP600动态力学性能描述的准确性。方法 对DP600帽型薄壁梁结构试件在轴向冲击下的压溃变形模式与吸能特性进行实验研究,采用前处理软件Hyper Works和LS-Dyna求解器对DP600帽型梁轴向压溃实验进行有限元分析。结果 通过对比烘烤前后的碰撞实验结果,发现烘烤前后压溃力、位移与时间曲线吻合较好,变形结果基本一致。将实验与仿真结果进行对比分析发现,有限元模拟结果与实验结果吻合较好。结论烘烤温度为180℃,时间为20 min的烘烤工艺对材料特性影响不显著。验证了修正的Johnson-Cook模型能够较好地描述DP600的动态力学性能,可以应用于整车碰撞仿真中。 展开更多
关键词 DP钢 有限元分析 碰撞 烘烤效应 高速拉伸
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帽型梁承载力试验与分析
7
作者 王小平 王登城 李志强 《武汉理工大学学报》 北大核心 2017年第10期61-69,共9页
以跨度为4.0m,帽型截面高度(壁厚)分别为220 mm(1.0 mm)、200 mm(1.2 mm)、180 mm(1.5 mm)和160mm(1.8mm),上翼缘和腹板上开孔、不开孔等8根帽型梁为研究对象,通过试验和有限元分析对其受力性能和承载力进行研究。结果表明:在试验荷载... 以跨度为4.0m,帽型截面高度(壁厚)分别为220 mm(1.0 mm)、200 mm(1.2 mm)、180 mm(1.5 mm)和160mm(1.8mm),上翼缘和腹板上开孔、不开孔等8根帽型梁为研究对象,通过试验和有限元分析对其受力性能和承载力进行研究。结果表明:在试验荷载作用下,帽型梁试件的上翼缘先发生局部失稳,而后上翼缘跨中靠近加载垫块或开孔处发生折曲现象,试件随即失去了承载能力。截面壁厚是局部失稳的主要影响因素,帽型梁试件包含两个工作状态,同一壁厚的试件处于弹性阶段时,试件开孔与否对其竖向抗弯刚度影响很小;当试件处于弹塑性阶段时,开孔与否对试件折曲破坏形式和极限承载力有较大影响。 展开更多
关键词 冷弯薄壁 开孔 承载力试验 有限元分析
基于不同点焊模拟的帽型梁仿真与试验对比
8
作者 姚亚涛 肖守讷 朱涛 《铁道机车与动车》 2016年第11期15-19,42共6页
电阻点焊是轨道机车车辆不锈钢车体板梁式承载结构主要焊接形式。不锈钢车体结构成型通常需要3万~4万个焊点,合理的选择焊点模拟方式是创建高精度车体有限元模型的关键技术之一。通过设计典型的帽型梁结构,对其进行试验模态分析,同时基... 电阻点焊是轨道机车车辆不锈钢车体板梁式承载结构主要焊接形式。不锈钢车体结构成型通常需要3万~4万个焊点,合理的选择焊点模拟方式是创建高精度车体有限元模型的关键技术之一。通过设计典型的帽型梁结构,对其进行试验模态分析,同时基于有限元数值模拟仿真平台,创建了9种不同焊点模拟方式的帽型梁有限元模型并提取其计算模态参数,分析试验值与计算值的误差,对不同焊点模型仿真精度进行了研究。结果表明:CWELD(ELPAT)以及CWELD(GRIDID)焊点模拟方式仿真精度高、批处理方便以及建模时间短,可作为不锈钢车体点焊结构仿真分析的首选模型。 展开更多
关键词 电阻点焊 不锈钢车体 试验模态 计算模态
帽型复合材料梁的稳定性分析与固有频率计算 预览
9
作者 姜河 郑波 《玻璃钢/复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期64-68,共5页
根据经典层合板理论,结合纯弯曲状态下内力与应变的关系,推导了帽型复合材料梁的等效弯曲刚度计算公式,并利用等效弯曲刚度进一步推出了该类型梁的轴向临界载荷与固有频率计算公式,最后用有限元法进行验证,为帽型及其他截面类型的复合... 根据经典层合板理论,结合纯弯曲状态下内力与应变的关系,推导了帽型复合材料梁的等效弯曲刚度计算公式,并利用等效弯曲刚度进一步推出了该类型梁的轴向临界载荷与固有频率计算公式,最后用有限元法进行验证,为帽型及其他截面类型的复合材料梁在工程中的应用提供参考. 展开更多
关键词 等效弯曲刚度 轴向临界载荷 固有频率
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冲压成形工艺的耐撞性研究
10
作者 袁振松 胡章平 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期43-49,共7页
零件冲压成形后其材料参数和几何尺寸会发生变化,这些参数的变化会直接影响碰撞仿真精度。以帽型梁为研究对象,将冲压效应中的厚度减薄、残余应力和等效塑性应变映射到碰撞分析模型中,研究了上述因素及回弹变形对碰撞分析的影响。结... 零件冲压成形后其材料参数和几何尺寸会发生变化,这些参数的变化会直接影响碰撞仿真精度。以帽型梁为研究对象,将冲压效应中的厚度减薄、残余应力和等效塑性应变映射到碰撞分析模型中,研究了上述因素及回弹变形对碰撞分析的影响。结果表明:厚度减薄和等效塑性应变对峰值碰撞力和结构变形影响较大,残余应力和厚度减薄对结构吸能影响较大;回弹变形会导致峰值碰撞力和吸能都减小,冲压效应导致峰值碰撞力减小,吸能增大;同时考虑冲压效应和回弹变形与理想模型相比较,峰值碰撞力和吸能两者都相差10%以上。 展开更多
关键词 冲压效应 回弹变形 碰撞
帽型梁落锤轴向冲击实验及有限元分析 预览 被引量:5
11
作者 王特捷 付应乾 +2 位作者 俞鑫炉 周刚毅 董新龙 《现代应用物理》 2014年第1期59-63,共5页
对长300mm的帽型梁试件在落锤轴向冲击下的变形及能量吸收特性进行了实验及有限元分析。比较了不同厚度试件的力-位移响应及屈曲过程,分析了其能量吸收特性。研究结果表明:随厚度减少,试件会发生弯曲失稳,厚度为1.0mm的试件较厚度为1.... 对长300mm的帽型梁试件在落锤轴向冲击下的变形及能量吸收特性进行了实验及有限元分析。比较了不同厚度试件的力-位移响应及屈曲过程,分析了其能量吸收特性。研究结果表明:随厚度减少,试件会发生弯曲失稳,厚度为1.0mm的试件较厚度为1.2mm和0.8mm的试件具有更好的能量吸收效率。有限元模拟结果与实验结果吻合较好。 展开更多
关键词 固体力学 落锤 冲击能量吸收 有限元方法
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基于3种点焊模拟方式的帽型梁碰撞特性研究 被引量:1
12
作者 朱涛 肖守讷 +1 位作者 单其雨 阳光武 《内燃机车》 2010年第3期 1-4,共4页
帽型梁作为一种非常普遍的结构形式运用于不锈钢点焊车辆当中。利用有限元软件Ansys/Ls-Dyna分析了同一速度下3种不同点焊模拟方式对帽型梁变形过程、吸能特性以及法向力变化的影响。通过仿真结果与试验结果的比较,发现在保持其他条... 帽型梁作为一种非常普遍的结构形式运用于不锈钢点焊车辆当中。利用有限元软件Ansys/Ls-Dyna分析了同一速度下3种不同点焊模拟方式对帽型梁变形过程、吸能特性以及法向力变化的影响。通过仿真结果与试验结果的比较,发现在保持其他条件不变的前提下,3种不同点焊模拟方式均能较好地模拟双帽型梁的屈曲变形情况,变形过程、吸能特性以及法向力变化曲线基本一致,为不锈钢点焊的整车碰撞仿真中点焊的模拟方式提供了可行性参考。 展开更多
关键词 点焊模拟 碰撞特性
帽型截面钢—混凝土组合梁受弯强度 预览 被引量:39
13
作者 林于东 宗周红 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2002年第9期 11-13,59,共4页
根据12根帽型截面钢-混凝土组合简支梁在外荷载作用下,开裂及破坏时应力-应变关系,推导该组合梁开裂弯矩和极限弯矩,并将计算结果与试验结果进行比较,提出了设计方法和建议.
关键词 受弯强度 钢-混凝土 组合 静载试验
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单帽型薄壁梁弯曲吸能特性研究及多目标优化 预览
14
作者 章德平 王峰 +1 位作者 高勇 杨军胜 《机械设计与制造》 北大核心 2018年第9期217-220,共4页
薄壁吸能结构的抗弯性能对于汽车碰撞安全是至关重要的,然而影响薄壁结构吸能特性的因素非常复杂,在具体结构设计的过程中还需要兼顾轻量化因素,这就使得薄壁结构弯曲吸能特性的优化工作难以开展。为了解决上述问题,对单帽型薄壁梁抗弯... 薄壁吸能结构的抗弯性能对于汽车碰撞安全是至关重要的,然而影响薄壁结构吸能特性的因素非常复杂,在具体结构设计的过程中还需要兼顾轻量化因素,这就使得薄壁结构弯曲吸能特性的优化工作难以开展。为了解决上述问题,对单帽型薄壁梁抗弯性能进行了有限元仿真分析,并与试验曲线进行对比,进而验证了数值模型的可靠性。为进一步提高单帽型梁的抗弯性能,利用RBF响应面近似模型、NSGA-Ⅱ多目标优化设计方法,进行了单帽型薄壁结构的弯曲吸能特性优化设计。优化结果表明,该方法利用响应面近似模型能够非常精确的拟合单帽梁比吸能及加载力最大峰值与各个影响因素之间的关系,通过优化提高了薄壁结构的弯曲吸能特性,能够在汽车被动安全优化设计中,对汽车B柱、门槛梁等关键部件的尺寸优化起到指导作用。相比于以往研究,采用了试验验证的方式,有效提高了计算结果的可靠性。 展开更多
关键词 薄壁 抗弯性能 吸能特性 非支配排序遗传算法 响应面近似模 多目标优化
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轴向冲击载荷下帽形截面梁加强板设计研究 预览
15
作者 莫易敏 徐芳 +1 位作者 何庆 张杰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第12期1914-1918,共5页
为了提高帽形截面梁在轴向冲击载荷作用下的吸能特性,利用超单元理论,结合动态落锤试验,对加强板设计进行研究,从变形形式、压溃力曲线和压溃结果特征值三方面,对多胞结构进行了优势验证和对加强板的结构进行了探讨,对受到轴向冲... 为了提高帽形截面梁在轴向冲击载荷作用下的吸能特性,利用超单元理论,结合动态落锤试验,对加强板设计进行研究,从变形形式、压溃力曲线和压溃结果特征值三方面,对多胞结构进行了优势验证和对加强板的结构进行了探讨,对受到轴向冲击载荷的帽形截面梁中加强板的设计提出了一系列的建议。加强板的设计应适量在帽型梁截面较为薄弱的地方增加方形胞元的个数,可以使截面超单元的数量增加,超单元边长缩小,从而减小褶皱半波长。本文提出的方法有利于提高帽形截面梁吸能效率,有效改善结构的变形稳定性。 展开更多
关键词 截面 加强板 超单元 轴向冲击载荷
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异材异厚帽型梁结构轴向压溃理论研究 预览 被引量:2
16
作者 顾纪超 樊涛 +2 位作者 段利斌 李奇奇 许东阳 《汽车工程学报》 2016年第4期252-259,共8页
在车身耐撞性设计中,前纵梁等吸能部件广泛采用异材、异厚的帽型梁结构,而传统理论方法很难对其轴向压溃力进行准确预测。针对传统方法存在的不足,以超折叠单元(Superfolding Element,SE)理论为基础,提出通用帽型梁结构轴向压溃理论,... 在车身耐撞性设计中,前纵梁等吸能部件广泛采用异材、异厚的帽型梁结构,而传统理论方法很难对其轴向压溃力进行准确预测。针对传统方法存在的不足,以超折叠单元(Superfolding Element,SE)理论为基础,提出通用帽型梁结构轴向压溃理论,可准确预测异材、异厚单帽及双帽薄壁梁结构的平均压溃力,并通过试验及仿真手段验证了该理论的准确性。 展开更多
关键词 薄壁 超折叠单元 轴向压溃 理论预测
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截面尺寸对B柱抗弯性能影响研究 预览
17
作者 覃炳恒 邱贵年 +1 位作者 韦学军 刘昌业 《武汉理工大学学报:交通科学与工程版》 2019年第4期703-707,共5页
在B柱截面尺寸对抗弯特性影响的研究分析中,其结构的复杂性给试验与仿真模型参数的修改增加难度和成本.针对此问题,选取某微型车B柱作为研究对象,将其等效简化为单帽形薄壁梁,并验证模型的有效性.为研究不同截面长宽比的单帽形薄壁梁的... 在B柱截面尺寸对抗弯特性影响的研究分析中,其结构的复杂性给试验与仿真模型参数的修改增加难度和成本.针对此问题,选取某微型车B柱作为研究对象,将其等效简化为单帽形薄壁梁,并验证模型的有效性.为研究不同截面长宽比的单帽形薄壁梁的抗弯性能,对单帽型薄壁梁样件进行了准静态三点弯曲试验与仿真、动态三点弯曲试验与仿真,以及将准静态与动态三点弯曲试验进行对比分析.结果表明,动态三点弯曲试验下得到的规律与准静态试验相同,即截面周长一定的情况下,单帽梁的截面长宽比越小其抗弯性能越强. 展开更多
关键词 薄壁 准静态三点弯曲 动态三点弯曲 长宽比 抗弯性能
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单帽型薄壁梁弯曲和轴向压溃吸能的理论预测方法研究 预览
18
作者 胡朝辉 杜展鹏 +2 位作者 段利斌 张光亚 武敬伟 《汽车工程》 CSCD 北大核心 2018年第8期967-973,共7页
以Kecman薄壁梁弯曲压溃理论和Wierzbkki超折叠单元理论为基础,建立一种改进的单帽型薄壁梁准静态弯曲压溃和轴向压溃理论模型,并推导相应的吸能公式。该模型适用于求解同材同厚、同材异厚、异材同厚和异材异厚的单帽型薄壁梁弯曲压溃... 以Kecman薄壁梁弯曲压溃理论和Wierzbkki超折叠单元理论为基础,建立一种改进的单帽型薄壁梁准静态弯曲压溃和轴向压溃理论模型,并推导相应的吸能公式。该模型适用于求解同材同厚、同材异厚、异材同厚和异材异厚的单帽型薄壁梁弯曲压溃和轴向压溃吸能。试验和数值仿真结果表明:与传统理论和模型相比,改进理论模型对于预测单帽型薄壁梁的弯曲压溃和轴向压溃吸能具有较高的精度,在应用范围方面更具有通用性。 展开更多
关键词 薄壁 准静态弯曲压溃 准静态轴向压溃 吸能 理论预测
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PMI泡沫芯材填充GFRP帽型筋梁弯曲性能研究 预览 被引量:6
19
作者 李文晓 吴文平 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期 56-59,共4页
通过三点弯曲试验得到聚甲基丙烯(酰)亚胺(PMI)泡沫芯材填充玻纤增强塑料(GFRP)帽型筋梁的弯曲性能数据,发现该结构有较好的延性,破坏形式较为安全。采用有限元方法对试验进行了数值模拟,得到了与试验相符的模拟结果,证明了... 通过三点弯曲试验得到聚甲基丙烯(酰)亚胺(PMI)泡沫芯材填充玻纤增强塑料(GFRP)帽型筋梁的弯曲性能数据,发现该结构有较好的延性,破坏形式较为安全。采用有限元方法对试验进行了数值模拟,得到了与试验相符的模拟结果,证明了数值模拟的可行性。在此基础上研究了泡沫芯材倾角、宽度、厚度的变化对结构刚度的影响并进行了数值计算,进一步考虑工艺等因素得出用于电动汽车车身覆盖件的PMI泡沫芯材填充GFRP帽型筋梁的优化设计参数。 展开更多
关键词 泡沫芯材填充 弯曲性能 有限元模
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