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汽车仪表板材料与头部碰撞模拟分析

作　者: 何业磊
导　师: 周力
学　校: 大连理工大学
专　业: 水声工程
关键词: 仪表板头部碰撞 PP材料 SAMP-1 模拟分析
分类号: U463.837
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 35次
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内容摘要

随着汽车工业的不断发展,高分子聚合物材料的应用越来越广泛,尤其是在汽车仪表板上的使用,其由多种聚合物材料构成,研究这些材料的动力学特性,对仪表板头部碰撞进行模拟分析,极大的方便了仪表板的结构优化,提高了仪表板的安全性能。本文使用弹-粘塑性的SAMP-1材料模型来描述仪表板PP材的材料属性,通过材料的基本试验反求出SAMP-1材料模型中需要的真应力真应变曲线,然后利用该材料模型对该型仪表板头部碰撞试验进行模拟分析。本文首先对SAMP-1材料模型的屈服条件、流动法则、硬化法则、率效应和材料的损伤失效准则进行了详细的介绍,从中了解到该材料模型依赖于材料的真应力真应变曲线。然后介绍了材料真应力真应变曲线的反求过程,分别通过分阶段法和G’Sell修正公式法来求得该曲线。使用LS-DYNA显式分析算法,模拟材料的拉伸、压缩和剪切过程,通过得到的位移载荷曲线与试验的位移载荷曲线相比较,对模拟时输入的真应力真应变曲线进行优化,从而得到准确的真应力真应变曲线。最后对汽车仪表板进行了头部碰撞模拟分析。结合PP材的SAMP-1材料模型,利用罚函数接触碰撞算法,模拟分析头部仪表板碰撞,并将计算结果与试验结果进行比较,计算误差在合理的范围内,说明该算例可以用作标准算例,继续选择其他碰撞点进行碰撞模拟,对仪表板结构和安全性进行优化。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 仪表板简介  8-9
  1.2 材料的本构关系简介  9-10
  1.3 国内外研究概况  10-12
  1.4 本文的主要工作  12-13
2 仪表板PP材料的力学模型  13-21
  2.1 屈服准则  13-14
  2.2 流动法则  14-15
  2.3 硬化法则  15-17
  2.4 率效应  17-18
  2.5 材料的损伤与失效  18-21
3 材料真应力真应变计算  21-47
  3.1 分阶段法计算材料动态拉伸真应力真应变  21-28
    3.1.1 分阶段计算真应力真应变曲线  21-24
    3.1.2 验证真应力真应变曲线  24-27
    3.1.3 结论  27-28
  3.2 G’sell法计算材料动态拉伸真应力真应变  28-31
  3.3 材料压缩和剪切真应力真应变计算  31-42
    3.3.1 静态拉伸真应力真应变计算  31-34
    3.3.2 静态压缩真应力真应变计算  34-37
    3.3.3 静态剪切真应力真应变计算  37-42
  3.4 材料的损伤与失效  42-46
  3.5 小结  46-47
4 头部仪表板碰撞计算基本理论  47-55
  4.1 头部仪表板碰撞基本方程  47-48
  4.2 头部仪表板碰撞有限元求解中的关键技术  48-50
    4.2.1 单元计算的单点高斯积分  48-49
    4.2.2 沙漏控制  49-50
  4.3 接触-碰撞的数仇计算方法  50-54
    4.3.1 接触界面的非穿透条件  50-51
    4.3.2 接触-碰撞算法的有限元实现  51-54
  4.4 小结  54-55
5 汽车仪表板头部碰撞模拟  55-67
  5.1 碰撞试验实施  55-57
  5.2 头部碰撞模拟分析  57-67
    5.2.1 分析流程  57-58
    5.2.2 几何模型的建立  58-59
    5.2.3 有限元模型的建立  59-60
    5.2.4 计算条件设置  60-63
    5.2.5 计算结果  63-67
6 总结与展望  67-69
  6.1 本文总结  67-68
  6.2 工作展望  68-69
参考文献  69-71
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  71-72
致谢  72-73

汽车仪表板材料与头部碰撞模拟分析

内容摘要

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