汽车碰撞安全基础 (32).pdf
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1、第13讲:汽车材料的冲击力学行为表征和仿真1.结构和材料碰撞响应之复杂性2.冲击载荷下材料大变形和断裂行为的表征与测试3.碰撞载荷下材料和结构的建模与仿真P知识点分割、停顿点结构和材料碰撞响应之复杂性结构和材料碰撞响应之复杂性Page 3面临的挑战 动态、非线性问题 大变形、断裂、失效 结构与材料的复杂程度 需要大型计算资源 碰撞仿真设计分析的需求和意义Page 4 评估设计,预报结果,减少试验 参数分析,研究相对变化趋势 机理分析,补充试验之不足或不能之处 碰撞仿真模型的可信度 数值计算理论,计算模型,模拟大变形和失效的能力和稳定性 几何准确,载荷和边条件准确 材料模型和参数准确 最具挑战性
2、知识点分割、停顿点冲击载荷下材料大变形和断裂行为的表征与测试轻质材料的大变形力学性能Page 60.000.050.100.150.200.30.40.50.60.70.80.91.0真实应力(GPa)塑性真实应变 0.005 s-1 0.1 s-1 10 s-1 100 s-1 500 s-1 1000 s-10.00.30.60.91.21.51.80816243240 0.01/s 0.1/s 1/s 150/s 400/sTrue stress(MPa)True strainTension test resultsat different strain rates高强钢汽车内饰塑料材料
3、 流动应力、断裂应变等都与应变率相关 轻质金属材料,碳纤维增强复合材料(CFRP)等材料一般韧性差镁合金管件挤压成型铝合金管件材料断裂应变与应力三轴度有关Page 7高强钢断裂应变乘数与应力三轴度的关系m22212132322()()()1233m断裂先在棱线附近发生需找出应力三轴度、应变、应变率的范围冲击载荷下材料大变形和断裂行为的表征与测试 如何表征材料的力学行为?应变率、应力、应变、应力三轴度的范围 应变率、应力、应变、应力三轴度对变形和失效行为的影响 温度效应 材料模型与失效准则 如何测试并获取数据?试验矩阵的设计 试件的设计 试验加载方式与加载设备 需要测量的参数 数据采集系统Pag
4、e 8技术路线Page 9断裂行为大应变率范围复杂的应力状态Vehicle crash损伤与断裂材料成型过程影响环境和温度的影响材料力学行为试验0123123材料成型过程影响环境和温度的影响应力-应变曲线耦 合试验设备、测试方法以及试验设计等均是该过程中的相关内容标 定验 证解 耦失效准则材料模型建模技术试验加载设备Page 10高速拉伸机准静态试验机环境试验箱落锤试验台中应变率试验机与高速相机变形场的测量Page 11变形前变形后CCD 工业相机高速相机数字图像相关法(DIC)方便&高效 全场&多方向 二维&三维变形场 大变形&小变形冲击载荷的测量Page 12加载Loading固定端Fix
5、ed传感器Sensors试样Sample051015Dynamic force signalTime(ms)Original sensor Self-developed sensor0123Dynamic force signalTime(ms)Original sensor Self-developed sensor0.000.050.100.150.200.250.300100200300400500600Stress(MPa)Strainstatic dynamic test 1-1 test 1-2 test 1-3 test 1-40.000.050.100.150.200.250.
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