高速冲击泡沫铝填充管的瞬态分析

摘要

泡沫铝具有减震和吸收冲击能量的良好特性.但由于泡沫铝自身强度较低,单独作为承载和吸能构件实用意义不大.将泡沫铝作为填充材料能充分发挥泡沫铝的优良性能.采用数值模拟方法研究低密度Duocel泡沫铝填充薄壁方钛管和圆钛管在30 m/s的匀速冲击载荷作用下的瞬态吸能特性.提出柱壳比(R)作为比较不同截面形状的泡沫铝填充结构的依据.研究发现泡沫铝填充方钛管的比吸能为ES(F+P)A=0.438J;圆钛管的比吸能为EC(F+P)A=0.344J.泡沫铝填充方钛管的吸能效果好于圆钛管,前者是后者的1.273倍.在相互作用和影响下,泡沫铝柱和管的变形模式和力学性能都发生了较大的改变,被泡沫铝填充的方管的屈曲波长变短,圆管则与之相反.粘合后,泡沫铝柱和管具有类似的力-位移曲线和相似的力学性质.