赵博文，仲衍慧，庄梦梦

(中国汽车技术研究中心汽车试验研究所 天津300300)

功能梯度泡沫薄壁管斜向冲击耐撞性仿真研究

赵博文，仲衍慧，庄梦梦

(中国汽车技术研究中心汽车试验研究所 天津300300)

采用有限元分析方法，以比吸能和初始碰撞力峰值为评价指标，通过与等质量均值密度泡沫填充管对比，研究了一种新型功能梯度泡沫填充管在不同冲击角度下的失效模式和耐撞性能，分析了包括泡沫梯度指数、壁厚和泡沫密度变化范围在内的结构参数对其在斜向冲击下耐撞特性的影响。结果表明，功能梯度泡沫填充管在斜向冲击下的耐撞性能明显优于均值密度泡沫填充管；结构参数之间相互关联、彼此影响，均对功能梯度泡沫填充薄壁管的耐撞特性产生显著影响。

薄壁管 功能梯度泡沫 吸能 耐撞性 斜向冲击

薄壁管结构在轴向冲击下容易产生稳定的渐进式压溃失效，通过塑性屈曲变形吸能，其作为一种高效吸能结构，被广泛应用于车辆、船舶、航空航天等工业领域。针对金属薄壁结构的耐撞特性，国内外进行了大量研究，旨在提高该结构在碰撞过程中的吸能效率，并实现对变形模式的有效控制。[1-3]

近年来，泡沫铝填充薄壁管开始受到关注。[4-6]相比中空结构，泡沫铝填充管能更好地保持渐进压溃的变形模式，以此提高吸能稳定性。Hassan等进行了大量泡沫铝填充薄壁管在准静态和动态载荷作用下的冲击实验，并据实验结果，构造出碰撞中平均冲击力的经验公式；……