铝合金薄壁元件的吸能特性分析

张永贵 于洋洋

(南车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266111)

铝合金薄壁元件的吸能特性分析

张永贵 于洋洋

(南车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266111)

利用结构非线性有限元计算程序LS-DYNA，对具有相同截面积，但不同形式的铝合金薄壁元件进行轴向低速冲击仿真计算，分析各种元件的吸能特性，获得一种适用于轨道车辆前端大吸能量要求的吸能元件。

薄壁元件；截面形状；变形模式；吸能特性

根据世界各国铁路伤亡事故调查资料介绍，碰撞过程中车体产生的塑性大变形是导致乘员伤亡的主要原因之一[1-2]。因此，在提高机动车辆主动安全保护措施的前提下，改进车辆自身结构，增加前端吸能部件，降低车辆乘客区的大塑性变形，对提高车辆运营安全性具有重要意义。

在车辆被动安全保护装置设计中，薄壁金属元件作为一种高强重比、高比吸能、低成本的吸能元件得到广泛应用，但其材料多集中于碳钢[3-5]。下面针对不同截面形式的铝合金薄壁元件进行轴向压溃仿真计算分析，以研究其吸能特性。

1 冲击动力学基础

采用拉格朗日(Lagrange)格式的连续介质动力学控制方程组描述材料/结构冲击动力行为，不考虑热传导和热源项时Lagrange形式的连续介质动力学控制方程组的积分形式如下：

质量守恒方程

(1)

动量守恒方程

(2)

能量守恒方程

(3)

其中：ρ—介质密度；ρ0—介质初始密度；v—介质运动速度矢量；bi—作用于介质单位质量上的力；σ—介质承受的应力张量；……