闭孔泡沫铝夹芯板交通运输抗冲击性能研究28
日期：24-04-26 时间：02:31 来源： 益荣金属
闭孔泡沫铝夹芯板交通运输抗冲击性能研究28
数值模拟
本章为泡沫铝夹心结构的抗冲击性能的数值分析，根据实验的结构布置 方式分为10mm 双层钢板结构、1.5mm钢板+10mm 泡沫铝板结构、1.5mm钢板+10mm 泡沫铝+1.5mm 钢板结构数值模拟。
数值模型的建立
SHPB实验装置中子弹、压杆、试样均为圆柱体，且试样与压杆共轴、子弹与压杆间共轴撞击所以装置的几何形状是轴对称的； SHPB试验基于压 杆一维应力假定，忽略支座对实验的约束影响，或者说由于子弹撞击速度很高在杆内产生高应力，支座对杆的作用相对于这么高的应力而言是可以忽略不计的；另外假设碰撞接触面是光滑的，忽略碰撞接触摩擦的影响。因此SHPB实验装置可以按轴对称的二维模型建模。但本文分析问题中包括试样 缺陷、压杆与试样接触不平整等非轴对称内容，同时还要考察SHPB实验技术一维应力假定所造成的误差，所以最终采取了三维建模。
本文选取程序中 SOLID164 单元来模拟子弹、压杆、试件。该单元采用线性位移函数；是8节点六面体单元，本文实体单元主要采用2×2×2多点高斯积分。它没有零能模式，不需要沙漏控制，对泡沫材料的计算结果会更好。
以下就本研究所使用的材料模式和状态方程简单介绍如下：
(1) 子弹与入射杆
在三维模型中，子弹、压杆材料模型选用线弹性材料模型，主要参数包括：密度2.70g/cm³,杨氏模量70GPa,泊松比0.3。
(2) 钢
泡沫铝夹芯板中的钢板采用的是 Q235钢，其主要参数包括：密度7.85g/cm³, 杨氏模量200GPa, 泊松比0.27。
(3) 闭孔泡沫铝 (MAT63)
泡沫铝材料的杨氏模量E为419MPa , 泊松比PR取为0.367。
本文的数值模拟中泡沫铝受到的载荷不是很大，所以闭孔泡沫铝的材料 模型采用 Crushable_foam 本构模型来模拟。闭孔泡沫的本构关系需要输入材 料的应力-应变曲线。目前在各文献中报道的输入的泡沫铝应力-应变曲线， 最大应变不超过60%,泡沫铝在SHPB实验中测得的应变范围为53%的应力应变。而且输入的光滑的应力-应变曲线必须满足一下几个条件：
1)∂σ0/∂ε0＞0
2)∂σ0/∂^ε0＞0
(3)应变范围0~0.99。
实验测得的闭孔泡沫铝的应力-应变曲线均满足以上条件。
