单元薄壁矩形截面梁的平均压溃力研究*

田晟

(华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州 510640)

薄壁矩形截面梁具有较高的溃缩吸能比(吸收能量/溃缩长度)，是当前轿车前纵梁的主流设计样式，因而受到广泛的关注［1-5］.Wierzbicki 等［6-7］在大量实验研究的基础上指出，薄壁直梁构件在受到轴向的冲击载荷时，首先在端部产生局部屈曲，进而迅速向后扩展，其整体变形模式和波纹管的塑性大变形类似.Mahmood 等［8］推导出方形结构薄壁梁的轴向载荷和褶皱波长之间的关系式.Karagiozova 等［9］研究了薄壁管在轴向冲击载荷作用下的变形模式.由于纵梁在经历轴向溃缩变形时，溃缩吸能比是最大的，因此纵梁的平均轴向压溃力是纵梁结构的一个重要参数，它决定了纵梁在正面碰撞过程中吸收能量的上限［10-11］.Zhang 等［12］指出，在同样的轴向压力下，多元薄壁梁比单元薄壁梁吸收更多的能量.Yin 等［13］认为，九元泡沫填充的薄壁梁具有最好的耐撞性，采用多目标粒子群优化算法获得了最大的单位质量吸收能量SEA 和最小的压溃峰值力PCF.

目前已有学者［14-16］对平均压溃力进行研究并总结出相关公式，但这些研究或基于当时较差的试验技术条件，或分析样本数量不足，拟合公式结果与试验偏差较大，这是因为物理试验存在诸多不稳定性因素的干扰.而仿真试验与物理试验相比，没有上述因素的干扰，因此对较复杂的管梁压溃试验而言，仿真试验的精度、稳健性(可重复性)大大高于物理试验;对于材料的静态单向拉伸试验，由于加……