南 天

（马来西亚博特拉大学 工程学院，马来西亚 雪兰莪 43400）

吸能盒作为常用的一种吸能结构，已广泛应用于汽车行业。当吸能盒受到碰撞时，吸能盒自身发生塑性变形，吸收和耗散碰撞冲击能量，达到安全保护的效果，其吸能能力主要受结构和材料两方面的影响［1］。在吸能盒结构方面，研究人员研究了多种形状空心管（如空心矩形管、空心六角管和空心三角管）结构的吸能盒的吸能性能［2-5］；在吸能盒的材料方面,研究人员对以金属材料作为吸能材料的吸能盒进行了大量的研究［6］，但对碳纤维复合材料的吸能盒的研究较少。本文采用Abaqus软件，对碳纤维复合材料的方形孔洞吸能盒的吸能性能进行仿真研究。

1 有限元模型的建立及仿真设置

采用Abaqus软件建立的吸能盒有限元模型如图1所示，吸能盒的内部结构如图2所示，吸能盒的外形尺寸（长×宽×高）为100 mm×100 mm×150 mm，方形孔洞为正方形结构，本文对由边长分别为8 mm、10 mm、15 mm的3种尺寸和夹层厚度分别为1 mm、1.5 mm和2 mm的3种尺寸所组成的9个吸能盒模型分别进行仿真实验。仿真时，选取S4R四节点曲壳单元网格，网格尺寸为1 mm×1 mm，将整个模型划分为54 000个单元。由于碳纤维复合材料在压缩过程中会产生破碎，因此在网格划分设置中，选择允许元素消除，并将损伤系数D设定为1，将底板设置为完全固定，顶板设置为活动件，吸能盒模型和底板之间设置为连接（Tie）接触，模型与顶板之间存在惩罚性接触，摩擦系数设置为0.14，顶板移动的最大位移设置为145 mm，以保证将整个模型完全压溃。……